專利名稱：指示裝置和使用該裝置的掃描器、機(jī)器人、移動(dòng)通信設(shè)備以及電子詞典的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及指示裝置，更具體地說，涉及一種筆式鼠標(biāo)裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鼠標(biāo)以這樣一種方式操作，即通過用戶在平面例如鼠標(biāo)墊上移動(dòng)鼠標(biāo)以使鼠標(biāo)球轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使光標(biāo)移動(dòng)或者進(jìn)行點(diǎn)擊操作。
另外，可以采用筆式鼠標(biāo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鼠標(biāo)來進(jìn)行操作。筆式鼠標(biāo)形成為筆形，從而使得鼠標(biāo)的操作類似于人類的手寫操作，因此進(jìn)一步方便了鼠標(biāo)的操作。
一般來說，筆式鼠標(biāo)以這樣一種方式操作，圖形輸入板例如數(shù)字轉(zhuǎn)換器識(shí)別出該筆式鼠標(biāo)接近或接觸該圖形輸入板。
另外，光標(biāo)的移動(dòng)不是通過使該筆式鼠標(biāo)移動(dòng)而使該筆式鼠標(biāo)與圖形輸入板接觸來進(jìn)行的，而是通過使筆式鼠標(biāo)在圖形輸入板上以非接觸的方式移動(dòng)同時(shí)與圖形輸入板間隔開一定距離(通常為1.5cm)來進(jìn)行的。因此，不方便使該筆式鼠標(biāo)移動(dòng)，也就是說使該筆式鼠標(biāo)移動(dòng)同時(shí)與圖形輸入板間隔一定距離是不方便的。即使用戶只是輕柔地使用該筆式鼠標(biāo)，用戶也會(huì)在其手腕處感到不舒適。這種不方便在朝著迅速提高計(jì)算機(jī)和鼠標(biāo)的利用率的當(dāng)前趨勢(shì)中是個(gè)弱點(diǎn)。
另外，為了實(shí)現(xiàn)采用普通球鼠標(biāo)的筆形鼠標(biāo)，必須減小球的直徑。但是，隨著球的尺寸減小，鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng)的靈敏性大大降低。因此，難以從機(jī)械方面維持傳統(tǒng)鼠標(biāo)的靈敏性。也就是說，采用球的大多數(shù)指示裝置采用了通過小齒輪來識(shí)別球的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法。但是，隨著球的尺寸減小，能夠使小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力減小。因此，由于鼠標(biāo)的指示靈敏性和精度降低，所以這種球鼠標(biāo)不適于筆式鼠標(biāo)。
另外，以傳統(tǒng)光學(xué)圖像方式生產(chǎn)的筆式鼠標(biāo)其問題在于，由于鼠標(biāo)的斜度是變化的，所以圖像傳感器和平面之間的距離變化以使焦點(diǎn)偏離，從而妨礙了該鼠標(biāo)的操作被識(shí)別出。
另外，作為采用傳統(tǒng)筆式光學(xué)裝置來實(shí)現(xiàn)指示裝置的方法，存在這樣一種方法，該方法減小了透鏡尺寸以增加深度(通過在攝像機(jī)中降低透鏡的光圈大小來提高到形成物體圖像的位置的焦距)并且采用從該裝置的前面清晰投射的球點(diǎn)筆或端點(diǎn)保持離圖像一定距離，從而在一定程度上解決了在指示操作中由于指示裝置的傾斜而導(dǎo)致的物體的圖像扭曲的問題。但是，該方法使得只能在其上形成有均勻圖案的平面(其上印制有圖案的紙張或鼠標(biāo)墊)上進(jìn)行指示功能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是鑒于在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題而作出的，并且本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種不需要圖形輸入板的指示裝置(鼠標(biāo)等)，例如數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種在機(jī)械上簡(jiǎn)化的鼠標(biāo)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種鼠標(biāo)，其中移動(dòng)的球只是與支撐球接觸，從而大大利于球的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此明顯改善了球運(yùn)動(dòng)的靈敏性。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)被使用時(shí)可以如手寫工具一樣自由移動(dòng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)即使傾斜任意方向也能精確地執(zhí)行鼠標(biāo)操作。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)甚至可以在傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)不能在其上操作的玻璃平面或涂有均勻顏色的光滑材料上進(jìn)行鼠標(biāo)操作。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種低功率光學(xué)圖像式鼠標(biāo)，其中光導(dǎo)元件通過將光引導(dǎo)至物體表面的所要求區(qū)域上，同時(shí)通過采用光纖來減小光損失，從而改善光照射效率，并且由于通過消除了在其表面的不必要區(qū)域上出現(xiàn)的光損失，所以降低了功耗。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種筆式鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)具有足夠的指示靈敏度，從而使得筆式鼠標(biāo)即使在球的尺寸較小時(shí)也能夠用作鼠標(biāo)，其中球也就是用于通過使裝置在筆式指示裝置中移動(dòng)來檢測(cè)指示操作的媒介。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種指示裝置，該裝置采用了小球以在筆式掃描裝置中具有編碼器功能和手寫功能。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種指示裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且成本低廉。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種移動(dòng)電話，其中小型筆式指示裝置安裝在其上以按照指示功能來執(zhí)行手寫識(shí)別功能，因此在檢索電話本時(shí)提供關(guān)鍵詞輸入功能和檢索功能，并且還提供手寫記憶功能和繪畫功能。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種電子詞典，該詞典設(shè)有手寫字符識(shí)別功能、電子詞典功能和屏幕顯示單元，該單元用來顯示與顯示單元的屏幕上的識(shí)別字符所構(gòu)成的單詞相對(duì)應(yīng)的詞典內(nèi)容。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種指示裝置，該裝置采用了簡(jiǎn)單的滾動(dòng)按鈕從而甚至在各種類型的筆式指示裝置中都提供頁(yè)上/下滾動(dòng)功能，具體地說在，按壓滾動(dòng)按鈕的同時(shí)通過使筆式指示裝置向上和向下移動(dòng)來提供滾動(dòng)功能，從而進(jìn)行指示操作。
為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，本發(fā)明提供了一種指示裝置，該裝置采用了小球并且采用光學(xué)圖像傳感器來檢測(cè)球的運(yùn)動(dòng)，以便解決在采用筆式指示裝置時(shí)通常出現(xiàn)的問題(指示靈敏度和機(jī)械工具的外部尺寸)。


從結(jié)合附圖給出的以下詳細(xì)說明中可以更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，其中圖1為顯示由應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的鼠標(biāo)上的光學(xué)圖像傳感器所接收到的圖像的視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A和3B顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的鼠標(biāo)前端的球和支撐球的布置，其中支撐球用來方便球的轉(zhuǎn)動(dòng)；圖4A至4H顯示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的鼠標(biāo)前端的球和支撐球的布置，其中支撐球用來方便球的轉(zhuǎn)動(dòng)；圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的具有所考慮的一按鈕開關(guān)的鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中光學(xué)圖像傳感器的外向形狀是SMD型；圖7為顯示球表面圖像處理可能區(qū)域的參考視圖；圖8為光纖和光路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為說明在傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)中通過光導(dǎo)元件的光路的示意圖；圖10為說明在傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)中在用光纖代替光導(dǎo)元件時(shí)的光路示意圖；圖11為說明在傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)中當(dāng)用光纖來代替光導(dǎo)元件且降低了LED尺寸時(shí)的光路示意圖；圖12為采用在球表面的不同區(qū)域上重疊圖像的方法的光學(xué)圖像檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)視圖；
圖13為形狀為正二十面體的足球的展開圖；圖14A和14B分別為基于正三角形的測(cè)地球體的視圖及其展開圖；圖15為說明根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用實(shí)施方案的筆式掃描裝置的外向形狀的視圖，其中球點(diǎn)筆式光學(xué)鼠標(biāo)裝置作為編碼器安裝；圖16為根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用實(shí)施方案的筆式掃描裝置的外向形狀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)視圖，其中球點(diǎn)筆式光學(xué)鼠標(biāo)裝置作為編碼器安裝；圖17為說明裝有激光指示裝置的指示裝置的外向形狀的視圖；圖18為說明裝配有指示裝置的移動(dòng)通信裝置的系統(tǒng)方框圖；圖19為說明以手寫方式輸入Hangul字符的方法的視圖；圖20為說明以手寫方式輸入英文字符的方法的一個(gè)實(shí)施例的視圖；圖21為以手寫方式輸入手勢(shì)命令例如模式轉(zhuǎn)換和特定字符的方法的視圖；圖22為以手寫方式輸入英文字符和數(shù)字字符的方法的視圖；圖23為裝配有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的指示裝置的移動(dòng)通信裝置的視圖；圖24為裝配有根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的指示裝置的移動(dòng)通信裝置的視圖；圖25為在裝配有指示裝置的移動(dòng)通信裝置中的輸入、檢索和呼叫操作的流程圖；圖26顯示這樣一個(gè)實(shí)施例，其中采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的指示裝置以手寫的方式輸入并且識(shí)別字符，并且將所識(shí)別出的結(jié)果和與這些結(jié)果相對(duì)應(yīng)的電子詞典內(nèi)容顯示在屏幕上；圖27為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的電子詞典的系統(tǒng)方框圖；圖28為設(shè)在指示裝置內(nèi)的控制器芯片和與該控制器芯片相關(guān)的信號(hào)數(shù)據(jù)的視圖；
圖29為滾動(dòng)處理的流程圖；并且圖30為滾動(dòng)數(shù)據(jù)處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，其中在不同附圖中采用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示相同或相似的部件。
在光學(xué)鼠標(biāo)中通常使用一種光學(xué)圖像傳感器。目前，在大多數(shù)光學(xué)鼠標(biāo)中，光學(xué)圖像傳感器與分辨率可以為400dpi(點(diǎn)/英寸)的透鏡結(jié)合使用，并且使用每幀16×16象素?cái)?shù)據(jù)作為在光學(xué)部分中進(jìn)行計(jì)算以檢測(cè)球的運(yùn)動(dòng)所需要的圖像。
圖1顯示作為輸入給光學(xué)圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)的64灰度級(jí)圖像的實(shí)施例(指的是Agilent光學(xué)鼠標(biāo)傳感器ANDS-2051和HDNS-2000的數(shù)據(jù)表)。該光學(xué)圖像傳感器包括用于獲取圖像的圖像獲取系統(tǒng)(IAS)、用于以數(shù)字的方式對(duì)所獲取的圖像進(jìn)行信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、選擇鼠標(biāo)的PS/2模式的功能元件、和用于將經(jīng)處理的圖像轉(zhuǎn)換成與X和Y軸分量對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)并且輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的輸出轉(zhuǎn)換器。該光學(xué)圖像傳感器內(nèi)的DSP通過比較和分析被連續(xù)取樣和輸入的以前和當(dāng)前圖像、并對(duì)這些圖像之間的相互關(guān)系進(jìn)行計(jì)算來計(jì)算出方向和距離，并將該方向和距離作為水平和垂直(X和Y軸分量)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。如果對(duì)圖1的兩個(gè)圖像進(jìn)行比較和分析，則可以看出前面的圖像向左移動(dòng)三個(gè)象素并且向下移動(dòng)一個(gè)象素。圖像運(yùn)動(dòng)方向和距離的這種計(jì)算需要大量的時(shí)間，但是可以采用DSP來迅速執(zhí)行。
因此，能夠以400dpi的分辨率分別表示沿著水平和垂直方向的16象素的圖像尺寸對(duì)于在平面上，例如用于精確獲取圖像的鼠標(biāo)墊上的圖像尺寸而言足夠了。
也就是說，令人滿意的是，16象素÷(400象素/25.4mm)＝1.016mm
即使該圖像尺寸在理論上為1.0mm，如果在通常鼠標(biāo)中考慮了輕微振動(dòng)的話，則大約為1.5mm×1.5mm的區(qū)域就足以穩(wěn)定地輸入數(shù)據(jù)。另外，為了在基于具有更小區(qū)域的球表面上來檢測(cè)球的運(yùn)動(dòng)，如果用于獲取圖像的透鏡設(shè)計(jì)成對(duì)應(yīng)于800dpi，則對(duì)于在該光學(xué)鼠標(biāo)中進(jìn)行圖像處理而言所必須的與16×16象素對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)?.5mm(1.0mm的1/2)×0.5mm。這樣，如果透鏡的分辨率(放大率)增加，則與由光學(xué)圖像傳感器所處理的圖像數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的球表面的面積減小。因此，由于可以使用小球，所以可以將鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)為筆式鼠標(biāo)。可以采用在直徑超過3mm的球上的與1mm×1mm(在采用對(duì)應(yīng)于400dpi分辨率的透鏡的情況中)對(duì)應(yīng)的表面上的圖像來檢測(cè)出該鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。
在本發(fā)明中，為了將分辨率為400dpi的圖像輸入給光學(xué)圖像傳感器，則透鏡應(yīng)該如此設(shè)計(jì)，使光學(xué)圖像傳感器和透鏡之間的距離大約為15mm，透鏡與球表面之間的距離為15mm，以及透鏡聚焦深度大約為1mm。因此，在透鏡和球表面之間的距離為14至16mm的情況中可以通過利用該光學(xué)圖像傳感器讀取該球表面上的圖像來檢測(cè)出鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
該光學(xué)鼠標(biāo)的照明與普通光學(xué)傳感器的不同。該照明具有在16-20度之間(通常大約為20度)的照明角度，從而能夠辨別出在其上檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的表面的粗糙狀態(tài)(相對(duì)粗糙度)，因此即使在其上沒有寫任何東西的白紙上也能夠檢測(cè)出球的運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明中，采用具有微小的相對(duì)粗糙度(在其表面上具有輕微的突起和凹陷)的球并且檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的球表面，以執(zhí)行鼠標(biāo)功能。
另外，由于采用光纖的光導(dǎo)元件將光引導(dǎo)至靠近物體表面的位置上，所以輻射效率非常高。另外，由于光纖自由地彎曲，所以可以減小由該鼠標(biāo)所占據(jù)的空間。實(shí)際上，可以看出，當(dāng)使用光纖代替在傳統(tǒng)光學(xué)圖像型鼠標(biāo)中通常所使用的光導(dǎo)元件來將光照射到物體上時(shí)，可以獲得更高的鼠標(biāo)靈敏度。也就是說，由于從發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的光的散射作用，因此光在到達(dá)物體表面上的規(guī)定區(qū)域的同時(shí)被照射到物體表面的不必要區(qū)域上，所以傳統(tǒng)的光導(dǎo)元件導(dǎo)致光損失。相反，由于光纖即使在它彎曲時(shí)也充分地傳播光，所以如果靠近物體表面照射光的話就可以將高百分比的光聚集到物體表面上。因此，該光學(xué)圖像傳感器可以獲得良好質(zhì)量的圖像，從而改善了鼠標(biāo)的指示靈敏度。
另外，優(yōu)選在球表面上印制特定圖案以便通過光學(xué)圖像傳感器充分地檢測(cè)出球的運(yùn)動(dòng)。該球表面上的圖案如此形成，將8-象素單位(基于400dpi的16象素單位的1/2)圖像與其它圖像區(qū)分開，從而使得至少一個(gè)點(diǎn)、線或圖案能夠存在于在8象素內(nèi)的每個(gè)圖像上。這種結(jié)構(gòu)可以由基于正三角形的測(cè)地球體來表示(參照?qǐng)D14A和14B)。因此，最優(yōu)選的是，使得每個(gè)正三角形具有與相鄰圖案不同的圖案。
之后，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，描述在這些附圖中的參考標(biāo)號(hào)。圖2至6為示意圖，顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)，尤其顯示該鼠標(biāo)的內(nèi)部和局部外部結(jié)構(gòu)。
在這些附圖中，參考標(biāo)號(hào)101表示由LED等構(gòu)成的用來發(fā)射光的光源。參考標(biāo)號(hào)102表示由光纖等構(gòu)成的光導(dǎo)元件，其用來沿著所要求的方向即朝著球103的方向引導(dǎo)從LED101發(fā)出的光。如果可以將來自LED101的光精確地照射到球103上，則可以去掉光導(dǎo)元件102。也就是說，如果采用片狀LED作為光源來靠近球103的表面照射光，則可以去掉光導(dǎo)元件103。
參考標(biāo)號(hào)103表示球，它類似于在普通鼠標(biāo)中所使用的球。優(yōu)選的是，在其球面上形成有微小的突起和凹陷或者印制有特定圖案。參考標(biāo)號(hào)104表示用于聚焦從球103反射出的光并且將圖像放大至合適大小的透鏡。但是，在球103和光學(xué)圖像傳感器106之間的距離較小的情況下可以去掉透鏡104，從而使得所反射的圖像可以不用放大而直接輸入給光學(xué)圖像傳感器106。
參考標(biāo)號(hào)105表示一反射鏡，用來轉(zhuǎn)變來自LED101的、通過光導(dǎo)元件102照射到球103上、再?gòu)那?03反射并由透鏡104聚焦的光的方向，并且將經(jīng)轉(zhuǎn)變的光照射到光學(xué)圖像傳感器106上。如圖6所示，在光直接入射到光學(xué)圖像傳感器106上的情況下可以除去反射鏡105。參考標(biāo)號(hào)106表示光學(xué)圖像傳感器，并且在該情況中，可以采用與在普通光學(xué)鼠標(biāo)中所使用的相類似的光學(xué)圖像傳感器。
參考標(biāo)號(hào)107和107a表示支撐球，在與球103接觸的同時(shí)有助于球103的轉(zhuǎn)動(dòng)。尤其是，這些支撐球107a設(shè)置在鼠標(biāo)的下部以防止球103脫離鼠標(biāo)。在球103可以平滑地轉(zhuǎn)動(dòng)而不會(huì)脫離該裝置的情況下，可以去掉這些支撐球107和107a。參考標(biāo)號(hào)108表示支撐球的支撐件，它們包圍著這些支撐球107和107a并且由工程塑料等制成，以根據(jù)其材料的特性使這些支撐球107和107a平滑地滾動(dòng)。在圖3A和3B中顯示球103和支撐球107的布置的一個(gè)實(shí)施方案。但是，該布置并不限于該實(shí)施方案，只要該裝置能設(shè)計(jì)成使這些支撐球107和107a均勻地承受球103的操作壓力以便穩(wěn)定且平滑地滾動(dòng)就足夠了。在圖4A至4H中顯示球103和支撐球107和107a的布置的另一個(gè)實(shí)施方案。圖14A顯示這樣一種結(jié)構(gòu)，它設(shè)計(jì)成使這些支撐球移動(dòng)的空間形成在該球和支撐球的支撐件之間，并且這些支撐球可以在多個(gè)支撐球與該空間內(nèi)的球接觸并滾動(dòng)的同時(shí)而移動(dòng)。在圖4B和4C中的結(jié)構(gòu)中，參考標(biāo)號(hào)109表示其形狀類似于軸承護(hù)圈的支撐球固定件，其中支撐球在該固定件109中平滑地滾動(dòng)。圖4B的固定件109的結(jié)構(gòu)在于在其內(nèi)表面形成有軌道形凹槽以容納這些支撐球107。圖4C中的固定件109的結(jié)構(gòu)在于在其內(nèi)表面中形成有凹槽以容納支撐球107。固定件109可以設(shè)計(jì)成能夠繞著該裝置的垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖4D的結(jié)構(gòu)中，在支撐球的支撐件的下部形成有環(huán)形邊緣空間，從而使得沒有與球103接觸的支撐球能夠沿著邊緣空間被推壓并移動(dòng)。圖4E顯示圖4D中的三維視圖的中心部分。在支撐球的支撐件的上部，形成有環(huán)形凸起120以防止支撐球移動(dòng)到其上照射有光以便進(jìn)行光學(xué)圖像感測(cè)操作的位置。在支撐球支撐件中支撐球701和705與突起120接觸的的區(qū)域，形成有環(huán)形凹槽709以使得支撐球701和705能夠沿著環(huán)形凹槽709被推壓并且移動(dòng)。這些上下環(huán)形凹槽用來使得球103能夠受到支撐球的推壓并且容易在球103轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)移動(dòng)。當(dāng)設(shè)置在下環(huán)形凹槽710中的支撐球704向上移動(dòng)同時(shí)球103逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支撐球703向下移動(dòng)。當(dāng)支撐球701通過球103的轉(zhuǎn)動(dòng)而向上移動(dòng)并且受到環(huán)形突起120阻擋時(shí)，支撐球701通過環(huán)形凹槽在這些附圖中向左移動(dòng)(參照?qǐng)D4D和4F)。其間，支撐球705和706在與球103滾動(dòng)接觸中按照球103的旋轉(zhuǎn)方向向下移動(dòng)。
圖4F為一頂視圖，顯示支撐球的運(yùn)動(dòng)。在球103逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與球103滾動(dòng)接觸并運(yùn)動(dòng)的支撐球從右向左移動(dòng)。設(shè)置在下左部的支撐球707和708通過連續(xù)地受到推壓并且向下移動(dòng)的支撐球705和706的作用而在環(huán)形凹槽及其周圍空間內(nèi)向右移動(dòng)。當(dāng)移動(dòng)一定距離時(shí)，支撐球707脫離環(huán)形凹槽并且再次與球103滾動(dòng)接觸并向左移動(dòng)。也就是說，可以看出，這種支撐球與球103的滾動(dòng)一起沿著環(huán)形軌道移動(dòng)。
在圖4G中，具有微小余量的環(huán)形凹槽形成在支撐球支撐件的上下部分中，因此獲得如圖4D所述的支撐球的平滑滾動(dòng)的效果。圖4H為一頂視圖，顯示圖4G中的支撐球的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)球103逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)，支撐球的運(yùn)動(dòng)與上述相同。在球103逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，右側(cè)的支撐球711、712和713向上移動(dòng)并且抵達(dá)右支撐球突起120。這時(shí)，支撐球711、712和713經(jīng)由上環(huán)形凹槽而向左移動(dòng)，然后向下移動(dòng)。設(shè)置在下左部中的支撐球711、712和713計(jì)劃通過連續(xù)受到推壓并且移動(dòng)到其上的支撐球而經(jīng)由具有余量的下環(huán)形邊緣(環(huán)形)空間而向右移動(dòng)，并且在適當(dāng)?shù)奈恢迷谂c球103滾動(dòng)接觸時(shí)再次向左移動(dòng)。
參考標(biāo)號(hào)110和111分別表示筆式鼠標(biāo)的內(nèi)部裝置和外部裝置。參考標(biāo)號(hào)112表示彈簧，它吸收通過球103施加在該鼠標(biāo)上的壓力和沖擊，使得用戶感覺到手寫壓力，并且在該壓力等于或大于一定數(shù)值的情況下而打開按鈕開關(guān)113，這將在下面進(jìn)行描述。參考標(biāo)號(hào)113和114表示用作普通鼠標(biāo)的左/右按鈕的按鈕開關(guān)。也就是說，這些按鈕開關(guān)用來進(jìn)行點(diǎn)擊或拖曳。
下面將對(duì)在照射光時(shí)檢測(cè)球103的運(yùn)動(dòng)的操作進(jìn)行說明。從LED101照射出的光入射在光導(dǎo)元件102上。該光導(dǎo)元件102引導(dǎo)來自LED101的光以照射到球103的表面上。照射到球103的表面上并且從中反射出的光，經(jīng)由透鏡104和反射鏡105而被入射到光學(xué)圖像傳感器106上，并進(jìn)行圖像處理。因此，檢測(cè)到球103的運(yùn)動(dòng)以及鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。由于光學(xué)圖像傳感器106通常裝配有通信功能如PS2通信功能，所以它將表示球103的運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)傳送給外部PC等，由此使得能夠執(zhí)行鼠標(biāo)功能。在上面的操作中，球103在其表面上具有一定的相對(duì)粗糙度，即其表面是粗糙的。該光學(xué)圖像傳感器106可以根據(jù)該球103的細(xì)微突起和凹陷來檢測(cè)出球103的運(yùn)動(dòng)。
圖5顯示這樣一個(gè)實(shí)施例，其中鼠標(biāo)被分成內(nèi)部裝置110和外部裝置111，并且布置有按鈕開關(guān)113和114。如果與一平面例如鼠標(biāo)墊相接觸的球103受到擠壓，則整個(gè)內(nèi)部裝置110向內(nèi)回縮，然后按鈕開關(guān)113受到擠壓。這種按鈕開關(guān)113可以用作為鼠標(biāo)的左按鈕。暴露于外側(cè)的按鈕開關(guān)114可以用作為鼠標(biāo)的右按鈕。如果球103沒有受到擠壓，則內(nèi)部裝置110在彈簧112的作用下被向下推，并且該按鈕開關(guān)113沒有被操作。如上所述，在內(nèi)部裝置110與按鈕開關(guān)113之間保持一定間隔。因此，在按鈕開關(guān)113被用作鼠標(biāo)左按鈕的情況下，如果球103被按壓一定距離或者更遠(yuǎn)，則整個(gè)內(nèi)部裝置110克服彈簧113的彈性力而向上回縮，從而擠壓所要操作的按鈕開關(guān)113。另外，如果將壓力施加在該球103上的話，則可以只移動(dòng)球103來操縱按鈕開關(guān)113。
圖6為一示意圖，顯示當(dāng)光學(xué)圖像傳感器106制造成表面安裝裝置(SMD)類型時(shí)筆式鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)。與圖5不同的是，由于反射鏡是不必要的并且大大減小了光學(xué)圖像傳感器的尺寸，所以整個(gè)鼠標(biāo)可以小型化。因此，該鼠標(biāo)可以被用作具有編碼器功能的裝置，這可以是通用的。圖5和6的參考標(biāo)號(hào)115表示一滾動(dòng)按鈕。在按壓滾動(dòng)按鈕115的同時(shí)可以通過上/下指示操作來執(zhí)行滾動(dòng)功能。這個(gè)功能是簡(jiǎn)單地通過修正該裝置中的控制器芯片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器(ROM)程序來實(shí)現(xiàn)的。也就是說，如果當(dāng)指示裝置向上或向下移動(dòng)的同時(shí)滾動(dòng)按鈕受到擠壓，使運(yùn)動(dòng)的距離等于或大于預(yù)設(shè)定距離，即如果對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)距離的象素值等于或大于預(yù)設(shè)定值時(shí)，則它感知到產(chǎn)生了上/下滾動(dòng)數(shù)據(jù)，因此實(shí)現(xiàn)了滾動(dòng)功能。該方法比在筆式指示裝置或筆式鼠標(biāo)中通過使?jié)L輪轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能的方法更加方便。
在普通滾輪鼠標(biāo)中的滾動(dòng)功能是通過使?jié)L輪轉(zhuǎn)動(dòng)以使得在屏幕上的每一頁(yè)向上和向下滾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。在內(nèi)部，當(dāng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出電子脈沖，從而在每個(gè)脈沖處執(zhí)行在屏幕上的翻頁(yè)。當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，輸出22個(gè)脈沖。滾輪的直徑通常為24.5mm，其周長(zhǎng)為76.96mm。因此，與一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為3.49mm，這對(duì)應(yīng)于在400dpi的分辨率下的55個(gè)象素。因此，如果滾輪移動(dòng)3.49mm，則輸出一個(gè)滾動(dòng)脈沖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5、6、28、29和30對(duì)本發(fā)明的滾動(dòng)操作進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖28為在根據(jù)本發(fā)明的指示裝置內(nèi)的控制器和相關(guān)信號(hào)的結(jié)構(gòu)圖。參考標(biāo)號(hào)600表示由傳感器例如光學(xué)傳感器接收到的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表示了該裝置的坐標(biāo)位移并且是通過在該指示裝置移動(dòng)時(shí)檢測(cè)該指示裝置沿著X和Y軸的運(yùn)動(dòng)并且使所檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)數(shù)字化來獲得的。參考標(biāo)號(hào)601和602代表與左右按鈕相關(guān)的數(shù)據(jù)。在該情況中，當(dāng)指示裝置的左右按鈕分別受到按壓時(shí)，則從左右按鈕中輸入信號(hào)。參考標(biāo)號(hào)603表示與滾動(dòng)按鈕相關(guān)的數(shù)據(jù)。將其中滾動(dòng)按鈕受到按壓的狀態(tài)作為數(shù)據(jù)輸入。
參考標(biāo)號(hào)604表示控制器芯片，其中設(shè)有用于控制該系統(tǒng)并且執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入/輸出的程序。參考標(biāo)號(hào)605表示設(shè)在控制器芯片604內(nèi)的可編程ROM。參考標(biāo)號(hào)606表示用于以PS/2或通用串行總線(USB)的方式與外部設(shè)備例如PC進(jìn)行通信的接口。該控制器604接收按鈕狀態(tài)數(shù)據(jù)和裝置運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)位移數(shù)據(jù)并且將該數(shù)據(jù)傳送給PC。一般來說，輸入數(shù)據(jù)數(shù)值存儲(chǔ)在控制器芯片中的寄存器內(nèi)。這時(shí)，通過確定滾動(dòng)按鈕是否已經(jīng)受到擠壓來執(zhí)行滾動(dòng)數(shù)據(jù)處理。在普通3D指示裝置中，控制器芯片604另外接收了與Z軸相關(guān)的滾動(dòng)數(shù)據(jù)或者與脈沖序列輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的滾動(dòng)功能，即通過使該裝置向上和向下移動(dòng)，同時(shí)使圖5和6中的滾動(dòng)按鈕受到按壓來實(shí)現(xiàn)上/下翻頁(yè)，必須修正控制器芯片604的內(nèi)部程序。參考作為示例的圖27和28，對(duì)具有修正程序的控制器604的數(shù)據(jù)處理功能進(jìn)行描述。
對(duì)傳統(tǒng)鼠標(biāo)裝置的控制程序進(jìn)行修正以便不論在什么時(shí)候處理輸入數(shù)據(jù)都調(diào)用圖29的程序。圖29為一流程圖，顯示一滾動(dòng)處理程序，其中通過確定輸入數(shù)據(jù)例如按鈕狀態(tài)和坐標(biāo)位移是否變化來處理滾動(dòng)數(shù)據(jù)。
步驟610引導(dǎo)著該滾動(dòng)處理程序。如果步驟610被控制程序調(diào)用，則步驟611就立即執(zhí)行。在步驟S611處確定是否有變化數(shù)據(jù)，并且如果有變化數(shù)據(jù)就執(zhí)行步驟620的滾動(dòng)數(shù)據(jù)處理程序；否則，控制程序返回到已經(jīng)調(diào)用了步驟610的主程序。
圖30的步驟620引導(dǎo)了用于處理滾動(dòng)數(shù)據(jù)的子程序。在步驟621處確定滾動(dòng)按鈕是否已經(jīng)受到擠壓。如果滾動(dòng)按鈕還沒有受到擠壓，則在步驟629處將Y軸的累積象素?cái)?shù)值預(yù)置為“0”，并且控制程序返回到已經(jīng)調(diào)用了步驟620的程序的主程序。如果在步驟621處滾動(dòng)按鈕已經(jīng)受到擠壓，則執(zhí)行步驟622。通過感測(cè)在控制器的X和Y輸入數(shù)據(jù)中的指示裝置的運(yùn)動(dòng)而獲得的Y軸位移數(shù)據(jù)Yd在步驟622處被累積并且作為常數(shù)Yp計(jì)算。累積的象素?cái)?shù)值Yp表示指示裝置的指示象素?cái)?shù)值，其中指示裝置已經(jīng)沿著Y軸移動(dòng)，同時(shí)滾動(dòng)按鈕受到擠壓。
在步驟622之后，執(zhí)行步驟623。在步驟623處，將X和Y輸入數(shù)據(jù)設(shè)定為0，以便在滾動(dòng)按鈕受到擠壓的同時(shí)不移動(dòng)指示裝置的光標(biāo)。
在步驟623之后，在步驟625處確定累積象素?cái)?shù)值Yp是否大于預(yù)設(shè)定象素?cái)?shù)值Yth。根據(jù)確定的結(jié)果，如果Yp大于Yth，則執(zhí)行步驟626；如果Yp不大于Yth，則執(zhí)行步驟627。
在該情況下，預(yù)設(shè)定象素?cái)?shù)值Yth為在上面說明中所述的關(guān)于該指示裝置的滾動(dòng)功能的55個(gè)象素相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。如果累積象素?cái)?shù)值Yp大于預(yù)設(shè)定象素?cái)?shù)值Yth，則在步驟626處滾動(dòng)數(shù)據(jù)數(shù)值增加1并且累積象素?cái)?shù)值Yp減小了預(yù)設(shè)定象素?cái)?shù)值Yth。在步驟626之后，控制程序返回到步驟625以重復(fù)上面的程序。
如果累積象素?cái)?shù)值Yp小于預(yù)設(shè)定象素?cái)?shù)值Yth，則在步驟627處確定累積象素?cái)?shù)值Yp是否小于負(fù)預(yù)設(shè)定象素?cái)?shù)值-Yth。根據(jù)所確定的結(jié)果，如果Yp小于-Yth，則執(zhí)行步驟628；否則，執(zhí)行步驟630以使得控制程序返回到曾經(jīng)調(diào)用了步驟620的子程序的主程序。
當(dāng)累積象素?cái)?shù)值Yp小于負(fù)預(yù)設(shè)定象素?cái)?shù)值-Yth時(shí)執(zhí)行步驟628，在此處，滾動(dòng)數(shù)據(jù)數(shù)值減小1，累積象素?cái)?shù)值Yp增加預(yù)設(shè)定象素?cái)?shù)值Yth。在步驟628之后，控制程序返回至步驟625以重復(fù)上述程序。
在上面的程序中用來接收變化的滾動(dòng)數(shù)據(jù)的外部設(shè)備例如PC根據(jù)滾動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行翻頁(yè)。
步驟620的滾動(dòng)處理程序用來在滾動(dòng)按鈕受到擠壓的情況下通過使指示裝置向上和向下移動(dòng)來使屏幕滾動(dòng)。
圖7為顯示球103的表面的不均勻性的視圖。參考標(biāo)號(hào)201表示球103的表面與光學(xué)透鏡104之間的15mm的距離L1。參考標(biāo)號(hào)202表示在球表面的檢測(cè)區(qū)域(面積為1mm2)的中心和其一個(gè)邊緣之間的0.5mm的線性距離L2。參考標(biāo)號(hào)203表示從中心到球表面的檢測(cè)區(qū)域的一個(gè)邊緣的直線與在其中心處的切線之間的夾角θ。該夾角θ作為θ＝sin-1((L2/2)/球的半徑)＝sin-1(L2/球的直徑)來計(jì)算。
相對(duì)于球表面的1mm2區(qū)域的最大外部距離差D作為L(zhǎng)2×sinθ＝L2×L2/180°進(jìn)行計(jì)算。與距離L2相對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)作為球的直徑×3.141592653×θ/180°進(jìn)行計(jì)算。
在表1中顯示根據(jù)球的相應(yīng)直徑通過相應(yīng)的近似解計(jì)算出的結(jié)果。
表1

根據(jù)上面的結(jié)果，在球的直徑為3mm以上的情況下，球表面的檢測(cè)區(qū)域的邊緣與切線之間的距離D等于或小于0.083mm，這低于1mm的1/10(1mm為透鏡的深度)。因此，可以獲得相對(duì)良好的圖像。因此，如果球的直徑大于3mm，則可以獲得足夠的指示靈敏度。另外，如果將設(shè)計(jì)成接收其分辨率為400dpi(在本發(fā)明中與球表面的1.0mm2區(qū)域相對(duì)應(yīng))的圖像的透鏡改變成具有800dpi的分辨率，則所要求的球表面的圖像區(qū)域只有0.25mm2，因此進(jìn)一步降低了球的尺寸。
光導(dǎo)元件102用來提供一種光學(xué)圖像型指示裝置，該裝置通過在將光引導(dǎo)至目標(biāo)表面的所要求區(qū)域上的同時(shí)采用光纖減小光損失，從而改善了光效率，并且該裝置通過消除了在物體表面的不必要區(qū)域出現(xiàn)的光損失從而減小了由于照明而導(dǎo)致的能耗。在本發(fā)明中所使用的塑料光纖包括由高純度丙烯酸樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)制成的芯部和由特殊氟化聚合物(氟化聚甲基丙烯酸甲酯F-PMMA)制成的包層。由于包層的反射率小于芯層的反射率，所以從光纖的一個(gè)端部入射的光引起在芯層和包層的接觸表面中出現(xiàn)全反射，并且通過芯層被輸出給光纖的另一個(gè)端部。芯部和包層的反射率分別為1.495和1.402。受光角(數(shù)值孔徑)，即光纖在其一個(gè)端部可以接收光的角度為60°。塑料光纖的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，芯部與光纖的橫斷面積的比值非常高。例如，由于外徑為1mm的光纖的芯部的直徑為0.98，而包層的厚度為0.02mm，所以芯部與光纖的橫斷面積的比值為98％。這些結(jié)果顯示塑料光纖的光傳播效率非常高。塑料光纖可以以60°的受光角(數(shù)值孔徑)接收光，并且該光纖的幾乎100％截面可以用作光路。圖8顯示光纖中的光路，圖9顯示普通光學(xué)鼠標(biāo)中所實(shí)際使用的光導(dǎo)元件。圖10顯示使用直徑為1.5mm的光纖作為光導(dǎo)元件時(shí)光導(dǎo)元件的形狀。在該情況中，光學(xué)鼠標(biāo)功能可以保持足夠的靈敏度。圖11顯示采用小LED或片狀LED來增加入射在光纖上的光量時(shí)光導(dǎo)元件的形狀。當(dāng)光導(dǎo)元件設(shè)計(jì)成如圖11所示時(shí)，即使流經(jīng)LED的電流降低50％也能夠獲得與普通光學(xué)鼠標(biāo)類似的指示靈敏度。也就是說，由于光學(xué)圖像傳感器進(jìn)行檢測(cè)所必須的圖像具有1mm2的區(qū)域，所以如果采用光纖將光聚集到該區(qū)域上的話，則即使采用小得多的電流也能夠獲得提高的指示靈敏度。
圖12顯示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的鼠標(biāo)。在該情況中，從圖12左側(cè)的LED101a發(fā)出的光通過光導(dǎo)元件102a被引導(dǎo)到球103的左側(cè)表面118a上。在左側(cè)表面118a上的圖像(光)通過反射鏡105a被引導(dǎo)至半透明的反射鏡117。該半透明反射鏡117的左側(cè)表面涂覆成具有50％的透射率。在該半透明反射鏡117上，通過反射鏡105a輸入的在左側(cè)表面118a上的圖像的50％從該半透明反射鏡117的左側(cè)表面反射出，然后被引導(dǎo)至透鏡104。其剩余的50％則通過該半透明反射鏡117。同樣，下面描述了右側(cè)表面118b的光學(xué)結(jié)構(gòu)。也就是說，從LED101b發(fā)射出的光通過光導(dǎo)元件102b被引導(dǎo)至球103的右側(cè)表面118b。在右側(cè)表面118b上的圖像通過反射鏡105b被引導(dǎo)至半透明反射鏡117。在半透明反射鏡117的右側(cè)表面上，圖像的50％通過該半透明反射鏡117，而其剩余的50％沿著右側(cè)方向反射。這樣，在球103的左側(cè)表面118a上的圖像的50％和在其右側(cè)表面118b上的圖像的50％通過半透明反射鏡117合并在一起。該合并的圖像通過透鏡104被輸入給光學(xué)圖像傳感器106，并且經(jīng)過圖像處理，因此使得能夠檢測(cè)到球103的表面的運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)這樣一種裝置，需要用于使圖像重疊的精確光學(xué)裝置。
在這種方式中，因?yàn)槲矬w圖像為相同球面上的圖像，該球面所具有的特性是所有物體圖像都沿著相同方向移動(dòng)，所以可以使用在球表面上的重疊圖像。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，由于圖像處理是采用從球的兩個(gè)表面接收的圖像而不是從球的單個(gè)表面接收的圖像來進(jìn)行的，所以可以檢測(cè)到更加精確的運(yùn)動(dòng)。
同時(shí)，如果在球103上印制有均勻圖案，則光學(xué)圖像傳感器106可以采用該圖案精確地識(shí)別出球103的運(yùn)動(dòng)。因此，可以優(yōu)選采用這樣一種圖案，例如圖14中所示的基于正三角形的測(cè)地球體。
例如，作為采用通常的多面體來形成球體的其中一個(gè)方法，存在采用20個(gè)正六邊形和12個(gè)正五邊形來形成一球體例如足球(參照?qǐng)D13)的方法。每個(gè)正六邊形可以分成六個(gè)小的正三角形，并且每個(gè)正五邊形可以分成五個(gè)小的正三角形。這時(shí)所用的正三角形的數(shù)目為180個(gè)。在將每個(gè)正三角形劃分成四個(gè)小正三角形時(shí)，由正三角形形成的物體的形狀接近一個(gè)球體。因此，通過更大的倍數(shù)4來劃分180個(gè)正三角形的每一個(gè)，使得由正三角形形成的物體的形狀接近一球體。
因此，當(dāng)采用720(180×4)個(gè)正三角形(參照?qǐng)D14)來形成直徑為1cm的球體時(shí)，該球體的面積計(jì)算為3.14×1cm×1cm＝3.14cm2。
這時(shí)，一個(gè)正三角形的面積大約為3.14/720＝0.00436cm2。
另外，該正三角形的一個(gè)側(cè)邊的長(zhǎng)度為(0.00436×4/3)=0.1cm.]]>如果其側(cè)邊長(zhǎng)度為1mm的720個(gè)正三角形中的每個(gè)都分成4份，使得由正三角形形成的物體的形狀進(jìn)一步接近球形，則正三角形的數(shù)目為2880個(gè)，并且每個(gè)正三角形的一個(gè)側(cè)邊的長(zhǎng)度為0.5mm。
因此，由于其中正三角形一個(gè)側(cè)邊的長(zhǎng)度為0.5mm的情況對(duì)應(yīng)于在400dpi的分辨率下的八個(gè)象素，所以通過16象素單位執(zhí)行象素處理的光學(xué)圖像傳感器檢測(cè)至少一個(gè)正三角形圖案。因此，用于檢測(cè)球的運(yùn)動(dòng)的圖像圖案被明確區(qū)分出。如果在球表面上印制有這種三角形格子圖案，則每個(gè)三角形的三個(gè)側(cè)邊變?yōu)檫吔?，用來使得該光學(xué)圖像傳感器充分地檢測(cè)出球的運(yùn)動(dòng)，從而獲得有效的圖案形狀。當(dāng)球表面被相等地分割時(shí)可以最有效地表示測(cè)地圖案。這時(shí)，代替正三角形，或者根據(jù)相應(yīng)的正三角形，可以將不同圖案印制在正三角形的位置。除了上述印制方法之外，還可能的是，用高于400dpi的分辨率以印制的方式將點(diǎn)密集地印制在球表面上的隨機(jī)位置處，并且這些隨機(jī)點(diǎn)被當(dāng)作具有不同圖案的圖像形狀。
除了在球表面上印制圖案的上述方法之外，可以采用另一種方法。也就是說，如果將球制成為該球由透明材料制成并且包含雜質(zhì)或具有與雜質(zhì)相同作用的氣泡，或者具有其晶態(tài)與球材料不同的成分，則可以獲得這樣一種效果，即將光照射到該球上時(shí)由于雜質(zhì)等而形成隨機(jī)圖案，從而檢測(cè)出球的運(yùn)動(dòng)。
另外，可以通過利用例如蝕刻等方法來腐蝕球表面來形成圖案，由此使得光學(xué)圖像傳感器能夠精確地檢測(cè)出球的運(yùn)動(dòng)。
另外，如果將發(fā)光材料或熒光材料加入到球的材料中的話，則該光學(xué)圖像傳感器可以在光照射到該球表面上時(shí)更加精確地檢測(cè)出具有形成該球表面上的隨機(jī)圖案的一部分或沒有這些圖案的剩余部分。另外，該指示裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，由于從該裝置伸出的球發(fā)射光，所以該指示裝置可以生產(chǎn)作為在外部配有各種合意的形狀和設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。尤其是，在發(fā)光材料的情況中，由于在采用由稍微透明材料制成的球的情況下球的整個(gè)部分發(fā)射光，所以沒有必要同心地將光照射到特定位置。因此，可以以各種方式實(shí)現(xiàn)一種光照射裝置和根據(jù)該裝置的光導(dǎo)元件。
如果采用柔軟材料例如氨基甲酸乙酯或塑料而不是硬質(zhì)金屬材料作為球的材料，則可以降低在該球移動(dòng)時(shí)由于球和內(nèi)部支撐球之間的摩擦而導(dǎo)致的噪聲。另外，在內(nèi)部支撐球與該球滾動(dòng)接觸并移動(dòng)的情況下，如果采用具有光滑表面的陶瓷材料、氧化鋯或塑料材料作為支撐球的材料，則可以降低在球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的噪聲。
下面，對(duì)本發(fā)明的指示裝置的應(yīng)用實(shí)施方案進(jìn)行說明。
用于以非接觸光學(xué)圖像方式檢測(cè)鼠標(biāo)球運(yùn)動(dòng)的裝置可以制造成一組件。該組件作為例子可以安裝在掃描裝置上，并且用于匹配圖像的裝置，其中圖像的匹配是使用檢測(cè)掃描速度或方向的編碼器功能來實(shí)現(xiàn)的。另外，該組件可以用于能夠采用鼠標(biāo)的指示功能進(jìn)行手寫的裝置。
圖15顯示與指示裝置結(jié)合的筆式掃描器裝置的外部結(jié)構(gòu)。參考標(biāo)號(hào)400表示筆式掃描器的圖像輸入單元，420表示在其中具有本發(fā)明的指示裝置的編碼器。
設(shè)置在編碼器420的前部中的球相對(duì)于圖像輸入單元400的輸入端向前伸出大約0.5-1.0mm，并且甚至還向下伸出以通過指示功能來自由地執(zhí)行手寫操作。為了檢測(cè)掃描或手寫操作狀態(tài)，該筆式掃描器如此構(gòu)成，當(dāng)掃描器工作時(shí)，球轉(zhuǎn)動(dòng)并稍微向內(nèi)回縮。在掃描時(shí)，根據(jù)球轉(zhuǎn)動(dòng)的指示數(shù)據(jù)(掃描速度和方向)可以被檢測(cè)出并且用作沿著X和Y方向的編碼器數(shù)據(jù)。當(dāng)通過圖像輸入單元400來掃描圖像時(shí)，編碼器數(shù)據(jù)的X分量被取樣，因此可以以恒定速度獲得掃描數(shù)據(jù)。采用編碼器數(shù)據(jù)的Y分量來校正傾斜圖像的數(shù)據(jù)。另外，由于球設(shè)置在筆式掃描器的下部中，所以如果只是通過使用該掃描器并使之傾斜來使用利用該球的指示功能，則可以識(shí)別出鼠標(biāo)操作或手寫操作。
下面，參照這些附圖對(duì)本發(fā)明的掃描器的詳細(xì)實(shí)施方案進(jìn)行說明。
圖16為筆式掃描器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該掃描器包括一圖像掃描單元400、一掃描操作檢測(cè)單元420和一系統(tǒng)控制單元430?，F(xiàn)在描述該圖像掃描單元400的操作。LED401通過光導(dǎo)元件402將光照射到平面403上。該平面403是其上存在有所要掃描的圖像的位置。照射光從平面403上的圖像反射出并且散射，然后通過透鏡404入射到電荷耦合器件(CCD)傳感器405。入射到CCD傳感器405上并且反射輸入圖像的光被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該電信號(hào)通過放大電路單元406利用合適的電壓電平被放大成模擬圖像信號(hào)，然后被施加到模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器407上。該A/D轉(zhuǎn)換器407將輸入的模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字代碼。由A/D轉(zhuǎn)換器407轉(zhuǎn)換并且輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在微控制器(MCU)409的控制下被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器408中。
現(xiàn)在對(duì)用作編碼器的掃描操作檢測(cè)單元420的操作進(jìn)行說明。LED411通過光導(dǎo)元件412將光照射到球413上。球413根據(jù)在平面403上的掃描速度而轉(zhuǎn)動(dòng)。照射到球313的表面上并且從中反射出的光通過透鏡414入射到光學(xué)圖像傳感器410上。該光學(xué)圖像傳感器410采用設(shè)在該傳感器中的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)功能從該輸入圖像中檢測(cè)出掃描方向和速度，并且將掃描方向和速度分別作為X軸(等于掃描方向)編碼器數(shù)據(jù)和Y軸(垂直于掃描方向)編碼器數(shù)據(jù)輸出。在該編碼器數(shù)據(jù)中，在通過A/D轉(zhuǎn)換器407進(jìn)行的取樣中直接涉及與掃描方向?qū)?yīng)的X軸編碼器數(shù)據(jù)，并且只有在檢測(cè)到掃描操作時(shí)才對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣。Y軸編碼器數(shù)據(jù)在對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器408中的圖像數(shù)據(jù)的傾斜進(jìn)行匹配時(shí)用作參考數(shù)據(jù)。Y(垂直)數(shù)據(jù)通常被用作校正被掃描圖像的傾斜或扭曲所需要的非常重要的數(shù)據(jù)。MCU409是具有多個(gè)功能例如整個(gè)系統(tǒng)控制、圖像處理和字符識(shí)別處理的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)芯片。參考標(biāo)號(hào)431表示由MCU409控制的顯示和通信控制組件，用來顯示掃描圖像或所識(shí)別出的字符并且與外部設(shè)備通信。
現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明指示裝置的另一個(gè)應(yīng)用實(shí)施方案進(jìn)行說明。
由于根據(jù)本發(fā)明的球和支撐球的結(jié)構(gòu)非常類似于球形腳輪的結(jié)構(gòu)，所以該指示裝置可以用作球形腳輪或者球傳送裝置。在該情況中，進(jìn)行簡(jiǎn)單的球形腳輪功能，另外可以測(cè)量出球轉(zhuǎn)動(dòng)的距離和球轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向。因此，該指示裝置可以代替安裝在機(jī)器人上的球形腳輪，因此裝配有該指示裝置的機(jī)器人可以提供導(dǎo)航功能，用來通過測(cè)量隨著機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的球的運(yùn)動(dòng)來測(cè)量出該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和距離。在測(cè)量在任意起始點(diǎn)和當(dāng)前位置之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離和方向的方法中，通過將起始點(diǎn)的X和Y坐標(biāo)設(shè)定為“0”并且分別將從指示裝置中接收到的X和Y軸分量累積至當(dāng)前位置，從而分別獲得該機(jī)器人的相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的X和Y軸距離。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的指示裝置的另一個(gè)應(yīng)用實(shí)施方案。
如圖17所示，該指示裝置在其一個(gè)端部處裝配有激光指示裝置，從而它可以有效地用作進(jìn)行顯示的指示裝置。圖17中的參考標(biāo)號(hào)440表示本發(fā)明的指示裝置，而參考標(biāo)號(hào)441表示激光指示裝置。
下面對(duì)本發(fā)明的指示裝置的再一個(gè)應(yīng)用實(shí)施方案進(jìn)行說明。
指示裝置被小型化并且安裝在移動(dòng)通信裝置例如移動(dòng)電話或個(gè)人數(shù)字助理(PDA)上，以能夠進(jìn)行手寫識(shí)別，因此提供電話本等的檢索功能、記憶功能和繪畫功能。
圖18顯示裝有本發(fā)明指示裝置的移動(dòng)電話的系統(tǒng)方框圖的實(shí)施例。參考標(biāo)號(hào)450代表作為本發(fā)明的指示裝置應(yīng)用在移動(dòng)電話中并且由用戶抓住以手寫字符的輸入單元。該輸入單元將手寫的字符識(shí)別成連續(xù)的點(diǎn)，并且將識(shí)別結(jié)果傳送給控制單元451。參考標(biāo)號(hào)451表示包括移動(dòng)電話的中央處理單元(CPU)的控制單元。該控制單元40接收與來自輸入單元450的字符輸入相關(guān)的信號(hào)并且參照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元452識(shí)別出該字符。參考標(biāo)號(hào)452代表用于存儲(chǔ)根據(jù)字符輸入方法的筆畫數(shù)據(jù)、電話本數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)。參考標(biāo)號(hào)453表示用于布置在移動(dòng)電話表面上的各種功能按鈕的按鈕輸入單元。其中相應(yīng)按鈕受壓的狀態(tài)作為信息被傳送給控制單元451。參考標(biāo)號(hào)454表示包括一顯示單元的輸出單元，用來識(shí)別出輸入字符以表示出輸入了哪個(gè)字符。參考符號(hào)455表示一通信單元，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送/接收以執(zhí)行移動(dòng)電話的原始功能。參考標(biāo)號(hào)456表示裝配有能夠與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和外部電器連接的接口單元。
如果將所指出的數(shù)據(jù)輸入給移動(dòng)電話的CPU，則通過分析和識(shí)別由指示裝置指出的數(shù)據(jù)并且將經(jīng)分析的結(jié)果作為意思數(shù)據(jù)或執(zhí)行命令識(shí)別來實(shí)施手寫識(shí)別。
針對(duì)每個(gè)字符，將基于在手寫操作時(shí)相應(yīng)筆畫的端點(diǎn)到起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)數(shù)值的手寫操作數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)。根據(jù)從其起點(diǎn)順序輸入的筆畫的相對(duì)坐標(biāo)數(shù)值，從預(yù)先存儲(chǔ)的字符(包括符號(hào))的數(shù)據(jù)中找到相應(yīng)的筆畫，因此識(shí)別出該字符。
控制單元451通過獲取在輸入到輸入單元450的字符的相應(yīng)筆畫方面的數(shù)據(jù)、針對(duì)這些筆畫檢索數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元452并且隨后找出這些筆畫來執(zhí)行識(shí)別字符的功能。另外，輸入單元可以接收與輸入按鈕、發(fā)送按鈕、取消按鈕和上/下選擇按鈕相關(guān)的數(shù)據(jù)以迅速執(zhí)行一個(gè)命令，例如電話本檢索。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)了電話本數(shù)據(jù)和用于其它用戶的數(shù)據(jù)以及筆畫數(shù)據(jù)。輸出單元包括用于在屏幕上顯示數(shù)據(jù)的顯示單元和聲音輸出單元。另外的裝置裝配有接口單元，用來與包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在內(nèi)的外部電器連接。
圖19顯示輸入Hangul字符的方法，并且圖21顯示輸入與特定按鍵、數(shù)字按鍵和Hangul/English模式轉(zhuǎn)換按鍵對(duì)應(yīng)的手勢(shì)命令的方法。圖22顯示輸入English字符和數(shù)字字符的方法的實(shí)施例。
在圖20中顯示根據(jù)上述方法的輸入單詞“handwritten”的方法。
如果在檢索移動(dòng)電話的電話本時(shí)輸入關(guān)鍵詞的初始字母或者只是初始字母和之后的字符以提高檢索效率，則縮短了關(guān)鍵詞輸入時(shí)間，從而能夠進(jìn)行快速檢索操作。因此，更方便的是，如果類似于關(guān)鍵詞的姓名存在于電話本中，則在選擇操作之后可以直接發(fā)出呼叫。例如，在“James Martin”的情況中，只輸入“JM”或“JAMA”來進(jìn)行檢索操作。
下面對(duì)移動(dòng)電話的操作方法的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。也就是說，在按壓移動(dòng)電話的電話本輸入按鈕之后，采用指示功能的手寫操作被識(shí)別出，并且在每次輸入并且識(shí)別出一個(gè)筆畫時(shí)，在顯示窗口上顯示所識(shí)別出的結(jié)果。在已經(jīng)完成關(guān)鍵詞的輸入之后，按壓檢索按鈕以進(jìn)行檢索電話本的操作。如果電話本的檢索結(jié)果具有一個(gè)條目，則立即執(zhí)行發(fā)送命令，而如果檢索結(jié)果具有兩個(gè)或多個(gè)條目，則在采用上/下選擇按鈕來選擇相應(yīng)條目之后按壓發(fā)送按鈕以發(fā)出一個(gè)呼叫。
圖23顯示應(yīng)用在移動(dòng)電話460上的指示裝置470的實(shí)施方案，其中指示裝置470安裝在天線的位置。由于現(xiàn)代屏幕顯示單元461能夠旋轉(zhuǎn)180°，所以使得用戶能夠更方便地操作同時(shí)觀察屏幕。移動(dòng)電話460和指示裝置470通過鉸鏈469連接，因此在手寫操作時(shí)調(diào)節(jié)指示裝置的角度。為了便于使用，輸入按鈕465、檢索按鈕463、取消按鈕467、發(fā)送按鈕468、上選擇按鈕463和下選擇按鈕464可以設(shè)在移動(dòng)電話的外側(cè)。在這些按鈕中，輸入和取消按鈕465和467可以實(shí)施作為一個(gè)按鈕并且以切換的方式使用。檢索和發(fā)送按鈕466和468也可以合并成一個(gè)按鈕。這樣，可以減少按鈕的數(shù)量。圖24顯示指示裝置設(shè)置在移動(dòng)電話的下端并且在打開移動(dòng)電話的翻蓋的同時(shí)可以操作它。
圖25為在移動(dòng)電話中通過手寫輸入來順序進(jìn)行電話本輸入操作、檢索操作、選擇操作和呼叫操作的操作方法的流程圖。
如果在步驟500處按壓輸入按鈕，則在屏幕上立即顯示“請(qǐng)輸入手寫字符”，并且執(zhí)行接收筆畫數(shù)據(jù)的步驟501。在步驟501處，從指示裝置接收與一個(gè)筆畫對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后被識(shí)別并且處理。在進(jìn)行字符確定操作的步驟502處，確定在步驟501處理的結(jié)果是否代表一個(gè)字符。如果經(jīng)處理的結(jié)果代表一字符，則執(zhí)行步驟504，而如果經(jīng)過處理的結(jié)果不代表一字符，執(zhí)行步驟503。在步驟503處，檢查是否已經(jīng)按下了取消按鈕。如果已經(jīng)按下了取消按鈕，則當(dāng)前操作終止；否則，操作返回到步驟501。步驟504代表根據(jù)輸入數(shù)據(jù)形成字符的字符形成操作。這時(shí)，處理English字符、數(shù)字字符等。在步驟505處通過字符顯示操作在屏幕上立即顯示在步驟504處理和形成的字符的識(shí)別結(jié)果。在顯示該字符之后，執(zhí)行步驟506。在步驟506處，確定是否已經(jīng)按壓了檢索按鈕。如果已經(jīng)按壓了檢索按鈕，則執(zhí)行步驟511；否則執(zhí)行步驟507的筆畫數(shù)據(jù)識(shí)別操作，然后執(zhí)行步驟508。在步驟508處，如果在步驟507處的識(shí)別結(jié)果代表一個(gè)字符，則再次執(zhí)行步驟504的字符形成操作，而如果識(shí)別結(jié)果不表示一個(gè)字符，則執(zhí)行步驟509。在步驟509處，確定識(shí)別結(jié)果是否表示手勢(shì)命令的檢索命令。如果這些識(shí)別結(jié)果表示檢索命令，則在步驟511處執(zhí)行檢索操作；否則，在步驟510處執(zhí)行圖20的通常手勢(shì)命令。在步驟510之后，在步驟507執(zhí)行筆畫數(shù)據(jù)識(shí)別操作。在步驟511處，參考識(shí)別字符檢索電話本中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，輸出檢索到的結(jié)果，然后執(zhí)行步驟512。在步驟512處，如果相應(yīng)數(shù)據(jù)存在于該電話本中，則執(zhí)行步驟513；否則，當(dāng)前操作終止。在步驟513處，確定是否已經(jīng)按下了上或下選擇按鈕。如果已經(jīng)按下了上或下選擇按鈕，則在步驟514處執(zhí)行選擇在步驟511處檢索到的數(shù)據(jù)的下一個(gè)或上一個(gè)數(shù)據(jù)的操作。如果還沒有按下上或下選擇按鈕，則執(zhí)行步驟515。在步驟515處，如果已經(jīng)按下了發(fā)送按鈕，則針對(duì)當(dāng)前在步驟516處選擇的電話本數(shù)據(jù)向用戶發(fā)送呼叫，然后該操作終止。如果還沒有按下發(fā)送按鈕，執(zhí)行步驟517。在步驟517處，如果已經(jīng)按下了取消按鈕，則操作終止；否則，再次執(zhí)行步驟514。
電話本檢索數(shù)據(jù)的參考索引數(shù)據(jù)可以構(gòu)成用來在輸入關(guān)鍵詞時(shí)立即找到相應(yīng)數(shù)據(jù)以便提高在上述操作中的輸入操作效率。
下面對(duì)本發(fā)明的指示裝置的再一個(gè)應(yīng)用實(shí)施方案進(jìn)行說明。
電子詞典如此構(gòu)成，從而將手寫字符識(shí)別功能、電子詞典功能和顯示單元提供給指示裝置以將與由識(shí)別字符構(gòu)成的單詞對(duì)應(yīng)的詞典內(nèi)容顯示在顯示單元上，這在下面進(jìn)行說明。
圖26顯示在以手寫的方式將′d′、′e′、′v′、′i′、′c′和′e′輸入給具有上述功能的電子詞典之后的識(shí)別結(jié)果和其詞典內(nèi)容。參考標(biāo)號(hào)550表示電子詞典，551表示顯示單元，552表示用于在手寫輸入之后執(zhí)行結(jié)束命令或詞典檢索命令的按鈕，并且553表示用作普通鼠標(biāo)的左右按鈕的功能按鈕。參考標(biāo)號(hào)554表示用于在屏幕上進(jìn)行滾動(dòng)功能的按鈕。參考標(biāo)號(hào)556表示用來識(shí)別英文單詞“device”的手寫操作的實(shí)施例，尤其顯示手寫操作的軌跡。
圖27顯示裝配有字符識(shí)別功能、電子詞典功能和顯示單元的上述裝置的系統(tǒng)方框圖的實(shí)施方案。參考標(biāo)號(hào)560表示包括指示裝置的輸入單元，用來接收手寫操作的軌跡數(shù)據(jù)。在該情況中，將輸入數(shù)據(jù)發(fā)送給控制單元563。參考標(biāo)號(hào)563表示包括CPU的控制單元，用來識(shí)別和處理從輸入單元560輸入的與手寫字符相關(guān)的數(shù)據(jù)。在識(shí)別和處理手寫字符時(shí)，參照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元564。參考標(biāo)號(hào)564表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)由識(shí)別字符所需要的參考數(shù)據(jù)以及電子詞典內(nèi)容。參考標(biāo)號(hào)561表示用于執(zhí)行設(shè)置在該裝置外側(cè)上的各個(gè)按鈕的操作的按鈕輸入單元。將每個(gè)按鈕受到按壓的狀態(tài)傳送給控制單元563。參考標(biāo)號(hào)562表示包括顯示單元在內(nèi)的輸入單元，它顯示手寫字符的識(shí)別結(jié)果和相應(yīng)的詞典內(nèi)容。參考標(biāo)號(hào)565表示用于傳送/接收數(shù)據(jù)以便進(jìn)行指示功能或其它功能的通信單元。
當(dāng)已經(jīng)將從包括指示裝置在內(nèi)的輸入單元560輸入的數(shù)據(jù)輸入給包括CPU在內(nèi)的控制單元563時(shí)，控制單元563以這樣一種方式執(zhí)行處理，從而它分析并且識(shí)別輸入數(shù)據(jù)以將輸入數(shù)據(jù)識(shí)別為意思數(shù)據(jù)。不論什么是否識(shí)別出每個(gè)字符，在顯示窗口上顯示這些識(shí)別結(jié)果。另外，為了終止識(shí)別，按壓結(jié)束按鈕。在識(shí)別已經(jīng)結(jié)束之后，采用識(shí)別單詞作為關(guān)鍵詞，在電子詞典中檢索與該關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，并且在顯示單元上顯示檢索結(jié)果。
通過輸入單元560例如指示裝置輸入的數(shù)據(jù)包括關(guān)于該裝置的運(yùn)動(dòng)(手寫操作)的軌跡數(shù)據(jù)，其中從PEN_DOWN到PEN_UP的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)形成一個(gè)筆畫。通過分析該筆畫的軌跡結(jié)構(gòu)來進(jìn)行筆畫識(shí)別。另外，通過分析在連續(xù)筆畫和該字符的形成狀態(tài)之間的關(guān)系來進(jìn)行字符識(shí)別。筆畫識(shí)別是以這樣一種方式進(jìn)行的，在Hangul字符“”的情況中，確定軌跡分量是否沿著水平方向經(jīng)過一定距離然后另一個(gè)軌跡分量是否沿著向下方向從彎曲部分延伸出。上面描述了手寫字符識(shí)別的手寫法則。
前面描述了本發(fā)明指示裝置的應(yīng)用實(shí)施方案。但是，可以將通常的數(shù)字筆應(yīng)用在電子詞典上。也就是說，由于可以采用輸入筆很容易輸入所要求的單詞，所以可以更加提高電子詞典的使用效率。
如上所述，本發(fā)明提供一種其中安裝有低價(jià)普通光學(xué)圖像傳感器的鼠標(biāo)，并且還提供一種用于檢測(cè)在傳感器的前端處轉(zhuǎn)動(dòng)的球表面的簡(jiǎn)單裝置，因此實(shí)現(xiàn)了一種穩(wěn)定的筆式鼠標(biāo)裝置，它具有與傳統(tǒng)鼠標(biāo)相同的靈敏度，只使用直徑只有7mm的小球。因此，本發(fā)明的筆式鼠標(biāo)可以代替當(dāng)前昂貴的筆式鼠標(biāo)裝置。另外，從人體工程學(xué)的觀點(diǎn)看可以很容易實(shí)現(xiàn)廉價(jià)普通筆式鼠標(biāo)。
這種筆式鼠標(biāo)非常適用于手寫操作，并且更簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)圖形功能例如繪畫。尤其是，由于筆式具有作為學(xué)習(xí)工具的便利性，例如使得小孩能夠使用計(jì)算機(jī)繪畫或者實(shí)際寫作，并且它便于攜帶，所以該筆式鼠標(biāo)能夠用于筆記本電腦。即使在筆記本電腦的情況中，由于觸摸墊式鼠標(biāo)裝置有時(shí)不方便使用，所以如果在筆記本電腦中基本上安裝和使用該筆式鼠標(biāo)的話，則可以提高筆記本的價(jià)值。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在筆式鼠標(biāo)的情況中，用戶可以如用戶抓住筆進(jìn)行手寫一樣移動(dòng)該鼠標(biāo)，因此減小了人體所感到的不舒適性。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，筆式鼠標(biāo)的球只是與多個(gè)支撐球接觸，因此獲得了良好的靈敏度。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，筆式鼠標(biāo)可以甚至在傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)不能在其上操作的玻璃平面或顏色均勻的光滑材料上進(jìn)行鼠標(biāo)操作。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于筆式鼠標(biāo)只需要較小的鼠標(biāo)接觸區(qū)域，所以可以在任意具有彎曲的位置例如手掌或手背上進(jìn)行指示操作。因此，本發(fā)明的裝置可以不用鼠標(biāo)墊而隨意地用在任何地方。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，光導(dǎo)元件沿著所要求的方向引導(dǎo)光并且將它引導(dǎo)至所要求的位置并采用光纖降低了光損失，因此降低了由于照明而產(chǎn)生的電流損耗并且適當(dāng)?shù)貙⒃摴P式指示裝置應(yīng)用在鼠標(biāo)上以便實(shí)現(xiàn)低能耗。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于筆式指示裝置采用了小球，所以可以實(shí)現(xiàn)較小的筆式指示裝置，因此在筆式掃描裝置中提供了指示功能以及編碼器功能。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于在該指示裝置的上端處設(shè)有激光指示裝置，所以該筆式指示裝置可以非常有效地被用作進(jìn)行顯示的指示裝置。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，將較小的筆式指示裝置安裝在移動(dòng)電話上，從而采用指示功能提供了手寫識(shí)別功能，因此在對(duì)電話本進(jìn)行檢索時(shí)提供了關(guān)鍵詞輸入和檢索功能，并且還提供了手寫記憶功能和繪畫功能。因此，該筆式指示裝置可以與其它產(chǎn)品不同，并且可以提高其價(jià)值。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，該指示裝置設(shè)有手寫字符識(shí)別功能、電子詞典功能和顯示單元，因此提供了各種功能，例如在顯示單元上顯示與由識(shí)別字符構(gòu)成的單詞對(duì)應(yīng)的詞典內(nèi)容。
另外，本發(fā)明的方便之處在于，該指示裝置設(shè)有滾動(dòng)按鈕，用來通過使該指示裝置在按壓滾動(dòng)按鈕的同時(shí)向上和向下移動(dòng)使得該指示裝置執(zhí)行與在傳統(tǒng)滾輪鼠標(biāo)中使用滾輪所進(jìn)行的滾動(dòng)功能一樣的功能。
雖然為了舉例說明而已經(jīng)披露了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員要理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求中所披露的本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以作出各種改進(jìn)、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種指示裝置，包括用于照射光的一光源；通過整個(gè)指示裝置的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的一球；一光學(xué)圖像傳感器，用于使用圖像來檢測(cè)指示裝置的運(yùn)動(dòng)；并且其中所述指示裝置通過光源將光照射到所述球上，通過所述光學(xué)圖像傳感器獲取形成在該球表面上的圖像，并且通過比較和分析先前和當(dāng)前圖像來輸出關(guān)于該球的運(yùn)動(dòng)方向和距離的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的指示裝置，其中所述指示裝置采用透鏡使得從所述球的表面反射出的圖像能夠以一定的放大率入射到所述光學(xué)圖像傳感器上。
3.如權(quán)利要求1所述的指示裝置，還包括多個(gè)支撐球，它們?cè)O(shè)置成與所述球接觸，從而有利于所述球的轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的指示裝置，其中所述指示裝置為筆式指示裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的指示裝置，還包括由光纖形成的光導(dǎo)元件，用來將從光源發(fā)射出的光引導(dǎo)至所述球的表面。
6.如權(quán)利要求1所述的指示裝置，其中所述光源使用片狀發(fā)光二極管。
7.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述指示裝置將光照射到所述球的表面的兩個(gè)或多個(gè)不同區(qū)域上，通過半透明反射鏡使分別從這些區(qū)域中反射出的圖像重疊，并且通過所述光學(xué)圖像傳感器獲取重疊的圖像，從而檢測(cè)出該球的運(yùn)動(dòng)
8.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述指示裝置將光照射到所述球的表面的兩個(gè)或多個(gè)不同區(qū)域上，通過相應(yīng)的圖像傳感器獲取分別從這些區(qū)域中反射出的圖像，并且根據(jù)這些圖像中的具有最大位移寬度的圖像檢測(cè)出所述球的運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述球如此設(shè)計(jì)，使得與由光學(xué)圖像傳感器執(zhí)行圖像處理所需要的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的該球的表面面積等于或小于1mm×1mm。
10.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述球具有形成在其表面上的圖案，用來使得所述光學(xué)圖像傳感器能夠明確地區(qū)分所述球的表面的各個(gè)區(qū)域，從而精確地檢測(cè)出該球的運(yùn)動(dòng)
11.如權(quán)利要求10所述的指示裝置，其中所述圖案是基于正三角形的測(cè)地圖案、包含有點(diǎn)或線的圖案、和隨機(jī)圖案中的一種。
12.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述球如此形成，使得在該球中包含有雜質(zhì)以形成隨機(jī)圖案。
13.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述球如此形成，使得將發(fā)光材料或熒光材料添加到該球中。
14.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述球如此形成，使得其表面被腐蝕以在其上形成隨機(jī)圖案。
15.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述球由氨基甲酸乙酯或塑料制成。
16.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述支撐球由陶瓷材料、氧化鋯或塑料制成。
17.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，還包括用于支撐所述支撐球以形成一空間的支撐件，在該空間中所述支撐球在所述支撐球支撐件與所述球之間移動(dòng)。
18.如權(quán)利要求17所述的指示裝置，其中所述空間如此設(shè)計(jì)，使得在該空間的下部形成有一環(huán)形凹槽，用來使所述支撐球在所述球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠沿著環(huán)形凹槽移動(dòng)。
19.如權(quán)利要求18所述的指示裝置，其中所述環(huán)形凹槽形成為當(dāng)從該環(huán)形凹槽的橫斷面看時(shí)能容納至少一個(gè)支撐球。
20.如權(quán)利要求17所述的指示裝置，其中所述空間如此設(shè)計(jì)，使得在該空間的最上面部分形成有一環(huán)形突起，用來防止這些支撐球向上移動(dòng)。
21.如權(quán)利要求17所述的指示裝置，其中所述空間如此設(shè)計(jì)，使得在該空間的上部形成有一環(huán)形凹槽，用來使所述支撐球在所述球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠沿著環(huán)形凹槽移動(dòng)。
22.如權(quán)利要求21所述的指示裝置，其中所述環(huán)形凹槽形成為當(dāng)從該環(huán)形凹槽的橫斷面看時(shí)能容納至少一個(gè)支撐球。
23.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述球的直徑為7mm或更小。
24.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述透鏡以大于400dpi的分辨率接收數(shù)據(jù)以對(duì)該球的圖像進(jìn)行比較和分析。
25.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，其中所述指示裝置被分成內(nèi)部裝置和外部裝置，所述球、光源和光學(xué)圖像傳感器固定在所述內(nèi)部裝置的前部，其余部件固定在所述外部裝置上；以及整個(gè)內(nèi)部裝置在所述球受到垂直擠壓時(shí)移動(dòng)，從而在球的表面與光學(xué)圖像傳感器之間保持規(guī)定的距離。
26.如權(quán)利要求25所述的指示裝置，還包括一彈簧，用來在該指示裝置操作時(shí)吸收施加在該球上的壓力。
27.如權(quán)利要求25所述的指示裝置，其中所述球在彈簧的作用下從指示裝置中伸出，并且當(dāng)在該球上施加力時(shí)克服該彈簧的彈性力而回縮到所述指示裝置中，從而打開按鈕開關(guān)。
28.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，還包括一滾動(dòng)按鈕；并且其中在滾動(dòng)按鈕沒有受壓期間該指示裝置的運(yùn)動(dòng)被作為通常的指示功能進(jìn)行識(shí)別，而在滾動(dòng)按鈕受壓期間該指示裝置的運(yùn)動(dòng)被作為與滾動(dòng)功能相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
29.一種包括如權(quán)利要求1至28中任一項(xiàng)所述的指示裝置的掃描器，所述指示裝置用作一種編碼器，它檢測(cè)出圖像掃描裝置的方向和速度，并且在對(duì)掃描圖像進(jìn)行匹配時(shí)將所檢測(cè)到的方向和速度用作參考數(shù)據(jù)。
30.一種包括如權(quán)利要求1至28中任一項(xiàng)所述的指示裝置的機(jī)器人，所述指示裝置被用作一球形腳輪，它能夠在該機(jī)器人移動(dòng)時(shí)測(cè)量出該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和距離。
31.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的指示裝置，還包括一激光指示裝置。
32.一種包括如權(quán)利要求1-28中任一項(xiàng)所述的指示裝置的移動(dòng)通信裝置。
33.一種移動(dòng)通信裝置，包括一輸入單元，它包括如權(quán)利要求1至28中任一項(xiàng)所述的指示裝置；一存儲(chǔ)單元，用來通過字符的相應(yīng)筆畫相對(duì)于起始點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)數(shù)值來顯示該字符并且存儲(chǔ)這些相對(duì)坐標(biāo)數(shù)值；以及一控制單元，它包括用于根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)來識(shí)別輸入數(shù)據(jù)；并且其中所述控制單元通過將關(guān)于字符的相應(yīng)筆畫的數(shù)據(jù)作為該字符的相應(yīng)筆畫的端點(diǎn)到起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)數(shù)值進(jìn)行獲取以識(shí)別和處理輸入到輸入單元的數(shù)據(jù)，并且通過在存儲(chǔ)單元中檢索相應(yīng)的筆畫來順序找出相應(yīng)的筆畫，從而識(shí)別出該字符。
34.如權(quán)利要求33所述的移動(dòng)通信裝置，其中所述存儲(chǔ)單元中具有一電話本，并且用于該電話本的關(guān)鍵詞由初始字母構(gòu)成。
35.如權(quán)利要求33所述的移動(dòng)通信裝置，其中所述存儲(chǔ)單元中具有一電話本，并且用于該電話本的關(guān)鍵詞由初始字母和緊挨著其后的字母構(gòu)成。
36.如權(quán)利要求33所述的移動(dòng)通信裝置，其中所述輸入單元位于天線位置。
37.如權(quán)利要求33所述的移動(dòng)通信裝置，其中暴露于移動(dòng)通信裝置外面的輸入單元通過鉸鏈與所述移動(dòng)通信裝置的主體連接，從而使得該輸入單元能夠以一定的角度彎曲以執(zhí)行指示功能。
38.如權(quán)利要求33所述的移動(dòng)通信裝置，其中所述輸入單元設(shè)置在所述移動(dòng)通信裝置的下端，以在所述移動(dòng)通信裝置的翻蓋打開時(shí)進(jìn)行操作。
39.如權(quán)利要求33所述的移動(dòng)通信裝置，其中所述輸入單元設(shè)置在所述移動(dòng)通信裝置的外面；在所述移動(dòng)通信裝置的外側(cè)上設(shè)有一輸入按鈕、一檢索按鈕、一發(fā)送按鈕和上/下選擇按鈕；并且設(shè)有一顯示窗口，用來顯示輸入字符和這些按鈕的執(zhí)行結(jié)果。
40.如權(quán)利要求33所述的移動(dòng)通信裝置，其中所述移動(dòng)通信裝置通過輸入手勢(shì)命令來執(zhí)行輸入、檢索、上/下選擇和呼叫操作。
41.一種電子詞典，包括一輸入單元，它包括如權(quán)利要求1至28中任一項(xiàng)所述的指示裝置，用來接收字符方面的數(shù)據(jù)；一存儲(chǔ)單元，用來存儲(chǔ)參考數(shù)據(jù)和與詞典內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)，其中所述參考數(shù)據(jù)用于表示相應(yīng)字符的特征；一輸出單元，用來顯示被識(shí)別出的字符和詞典內(nèi)容；和一控制單元，用來控制該電子詞典；并且其中所述電子詞典分析從輸入單元接收到的手寫操作的線路數(shù)據(jù)，并且參考存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的關(guān)于相應(yīng)字符的參考數(shù)據(jù)來識(shí)別出與該輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的字符，在該電子詞典中檢索由這些識(shí)別字符構(gòu)成的單詞，并且在顯示單元上顯示與該單詞對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種指示裝置，該裝置不需要圖形輸入板，例如數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并且機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本發(fā)明還涉及采用了該指示裝置的掃描器、機(jī)器人、移動(dòng)通信裝置和電子詞典。該指示裝置包括一光源、一球和一光學(xué)圖像傳感器。該光源照射出光。球在整個(gè)指示裝置的運(yùn)動(dòng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。光學(xué)圖像傳感器使用圖像檢測(cè)出該指示裝置的運(yùn)動(dòng)。該指示裝置通過光源將光照射到所述球上，通過光學(xué)圖像傳感器獲取在球表面上的圖像，并且通過比較分析先前和當(dāng)前的圖像來輸出關(guān)于運(yùn)動(dòng)方向和距離的數(shù)據(jù)。優(yōu)選的是，該指示裝置采用透鏡使得從球表面反射出的圖像能夠以一定的放大率入射到光學(xué)圖像傳感器上。優(yōu)選的是，支撐球設(shè)置成與球接觸，因此有利于該球的轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選的是，該指示裝置是一種筆式指示裝置。
文檔編號(hào)G06K9/62GK1495665SQ03156309
公開日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者金仁光 申請(qǐng)人:金仁光