专利名称：紧凑的光学指示设备和方法
技术领域：
本发明通常涉及显示指示设备，且尤其设备光学指示设备。
背景技术：
诸如鼠标的指示设备允许使用者指向屏幕上的某个位置，从而在诸如显示屏或其它合适表面的显示平面上交互式地定位指针或选择位置。
便携式消费电子类产品的用户接口越来越复杂。这些复杂性通常需要为使用者的操作提供更多的控制装置。然而，消费者典型地要求产品小而紧凑。在具有足够控制装置的同时还要符合消费者的要求保持设备足够小是比较困难的。诸如按钮的控制装置小到何种程度还有实际限制，以便于依次放置并可由平均尺寸的使用者手指进行操作。
便携式消费电子类产品有两类主要的指示设备，即一维和二维指示设备。例如，一维指示设备可以包括指动轮、旋转球、滑块、多档拨动开关和摇臂开关。这些指示设备用于在诸如图形用户界面或其它合适接口的用户接口中选择一维运动。根据产品的背景，一维运动通常认为是上/下、前进/后退和下一个/上一个。
诸如轮的一维指示设备可以使用消费者产品上非常少的有限表面区域进行构建。例如，轮的边缘可以在产品机架上的槽内延伸，从而允许使用者通过拖动与轮圆周相切的指板朝两个方向滚动轮。这种轮控制装置的一个不足在于机架上开的槽会使污染物进入产品。
拨动开关和摇臂典型地比轮要大，且需要足够大的表面区域垫支撑使用者的指尖。在一些情况下，由通用的按钮栓链接两个邻近的按钮实现摇臂开关。这些设备可以在产品机架设计留有符合环境要求的的封口。然而，这些设备具有包含移动部分，且与前面列举的其他一维可选设备相比需要更大的表面区域的一些不足。
二维指示设备包括诸如触摸板、轨迹球、鼠标、操纵杆和其他设备。这类指示设备典型地用于在用户接口中同时在两个维度选择运动。如果需要，通过忽略设备感知的其中一维，任何二维指示设备可以用作一维指示设备。二维指示设备比一维指示设备具有更多的用途。典型地，二维指示设备用于在位置(X，Y)表示的二维显示屏上选择和操作信息，其中，位置(X，Y)与作为图形用户界面的功能对应。可选地，二维指示设备可以用于控制设备两个独立的方面，例如音调与音色，副翼与舵，利率与期限。
触摸板是平的表面区域，该区域感知使用者指尖在其上的绝对接触位置。因此触摸板的最小尺寸要大于使用者的指尖方可有效；实际上它们通常是使用者指尖大小的几倍。触摸板的优点在于它们通常只需要设备机架上很浅的表面区域，从而可以符合环境要求进行密封。然而，由于触摸板需要表面区域的数量，在诸如手持设备的小型产品上它们并不常见。
轨迹球使用滚动的球体在用户接口产生相对运动轨迹输出。使用者触摸球体，并使其滚动。球体的滚动角度用于感知确定二维的指示信息。轨迹球的最小直径受到诸如确定旋转的传感设备尺寸的限制。轨迹球的不足在于它们需要与轨迹球直径同样大小的机架深度。然而，许多便携式消费电子类产品不具备足够的深度来装配轨迹球指示设备和相关的传感装置。此外，轨迹球不能进行符合环境要求的封装，从而会容许污染物进入产品。
操纵杆典型地不用于便携式消费电子类产品，因为它们必须突出在产品的表面，且因为传感装置，它们通常需要在产品内占据足够的体积和深度。操纵杆的一种变形，通常指操纵钮或顶帽开关，可以作为二维的摇臂开关实现。操纵钮和顶帽开关都具有的不足在于设备通常无法表示速度或距离，只能说明方向。
最常见的现有技术的鼠标指示设备本质上与反向操作的轨迹球类似。与使用者直接触摸和滚动球体不同，使用者移动包含反向的轨迹球的整个机架，在辅助的与机架分离的平面(鼠标垫)上移动。辅助的平面的最小尺寸由鼠标机架的尺寸确定，且实际上鼠标垫的最小尺寸远大于使用者的手掌。在使用中，球体和鼠标垫之间的摩擦使得球体在机架内转动，剩下的操作与轨迹球类似。除了轨迹球的所有不足外，这类现有技术的鼠标还具有需要辅助平面，和需要从机架底部传导移动的感知这些不足。
另一种现有技术的鼠标实现需要在鼠标垫表面印上精细的规则重复的光学图案或网格，使用者在上面滑动光学鼠标。这类光学鼠标使用机架底部的传感器，这些传感器相对于鼠标垫表面的网格放置成特定的角度，从而可以感知网格上的相对运动，并使用该信息感知方向和速度。然而，附加的网格表面的不足包括需要鼠标垫，鼠标垫通常难于保持清洁和防止损坏，鼠标垫典型地远远大于使用者手掌，和使用者必须小心保持光学鼠标的方向与鼠标垫上的网格方向保持一致。
诸如由Redmond，Washington的微软公司推广的IntelliEye OpticalSensorTM的另一类光学鼠标使用光学传感器和图像处理技术确定相对运动。与所有其它现有技术的鼠标实现类似，该产品需要辅助的平面进行操作。该产品与前面说明的光学网格鼠标不同在于，它不需要单独的光学重复的网格板，它用多个传感器阵列和一个图像处理器确定相对下面平的光滑表面的运动速度和方向。因此传感器阵列需要放置在光学鼠标的底部表面。鼠标底部的平的传感窗口接收光学传感器阵列的光。在操作中，需要在诸如桌面的平面区域上使用鼠标。平面区域的最小尺寸至少要与鼠标机架一样，大约是使用者手掌的大小，而实际上所需的平面区域远大于使用者的手掌。同样，对于便携式消费产品需要改进的显示指示设备。
参照下面的附图将易于理解本发明图1是依照本发明实施例图示显示指示设备一种示例的结构图；图2是依照本发明实施例图示在显示屏上提供指示信息的方法的示例流程图；图3是依照本发明实施例详细图示确定诸如指纹或其它表面纹理的运动方向或运动速率，或者二者都确定的结构图；图4是依照本发明实施例的集成显示指示设备的移动设备的示意图；图5是依照本发明实施例图示表面纹理传感器示例的结构图；图6图示了依照本发明实施例包含嵌入式表面纹理传感电路的按钮示例的横断面；和图7是图示表示如图3所示方法的样本重复的帧的数据结构的图解。
具体实施例方式
简言之，显示指示设备包括表面纹理传感电路，该电路感知诸如手指或其它皮肤纹理的一部分表面；还包括与表面纹理传感电路连接的表面纹理运动检测电路，用于确定表面纹理传感电路所感知的皮肤纹理运动的方向和速率，从而为显示提供指示输出数据。例如，指示输出数据可以是在显示屏上表示某个位置的视觉标识的数据，例如指针或高亮文本的位置，或者其它任何合适的位置标识。为显示提供指示信息的方法包括感知表面纹理，确定表面纹理运动的方向和速率，以及基于所确定的表面纹理运动的方向和速率为显示提供指示输出。在一种示例中，该方法包括对从表面纹理传感电路接收的数据进行解析，产生第一图像并存储第一图像，然后将第一图像与一个或多个预先存储的图像比较，确定是否发生了表面纹理的运动，如果发生了，确定运动的速率和方向。
在另一种实施例中，诸如笔记本设备、手持设备或其它合适的移动设备的移动设备集成了表面纹理传感电路和作为传感窗口的一小块表面区域，用于检测诸如嵴线(ridge)和沟(furrow)的使用者指尖的皮肤纹理图案，该图案作为一类光学图案，用于感知通过传感窗口的运动。使用者指尖的光学图案并不需要统一。在一种示例中，电荷耦合器件(CCD)的行电路与可见光滤波器连接，用于允许红外光通过进入电荷耦合器件。同样，如果需要，可以在例如0.7mm或任何其它适合的距离，采用诸如聚焦镜头的聚焦装置作为传感窗口，聚合传感窗口上的红外能量，从而使用者的指纹，皮肤纹理或其他表面纹理不需要接触到传感表面就能进行检测。电荷耦合器件排列成传感阵列的形式。在另一种实施例中，采用热传感阵列响应不可见光，从而不必使用滤波器。
在另一种实施例中，表面纹理传感电路嵌入在设备的可按压的按钮中，从而该按钮可以同时作为装载传感窗口的表面区域和由使用者激活按钮完成激活操作所使用的表面区域。因此传感窗口与按钮键或其它控制表面协同定位。在可选的实施例中，传感窗口位于其它按键或按钮之间，或者位于与任何其它的控制按键或按钮分离的其它任何合适的位置。传感窗口位于诸如移动设备的非底部表面，例如可以位于侧面，顶部表面，或其它非底部表面。优点在于，不需要移动部分和只需要很小的表面区域有助于控制指针和其它的合适的用户接口装置。此外，使用红外波长可以穿透积聚的灰尘或其它可能阻碍那些使用可见光激光发射技术的纯光学传感器的薄膜。然而，需要意识到这些技术也可以作为这里描述的指纹传感电路。
图1图示了显示指示设备10的示例，为了便于说明，该设备图示成包括显示屏12，用户接口14和存储器16的设备的一部分。显示指示设备10包括诸如光学指指纹传感电路的表面纹理传感电路18，和表面纹理运动检测电路20。存储器16可以可选地作为表面纹理传感电路和/或表面纹理运动检测电路的一部分。这里使用的术语“指纹”(fingerprint)包括皮肤纹理或其它纹理的任何部分，而并不是指整个指纹，且不限制于和手指关联的皮肤纹理。表面纹理传感电路18用于感知放置在表面纹理传感电路的传感窗口之上或靠近该窗口的，诸如指纹或其它合适的皮肤图案的至少一部分，或者诸如手套的其它纹理。
表面纹理传感电路18向表面纹理运动检测电路20输出表示一个或多个检测到的皮肤纹理图像22的信息。表面纹理传感电路18包括光学传感阵列，该阵列包括诸如电荷耦合器件(CCD)，热传感器阵列，基于照明源(例如光发射器)的反射系统或任何其它合适的光学表面纹理传感装置。热表面纹理传感器的一种示例是由瑞士日内瓦的STMicroelectronics推广的Fingerchip model FCD4A14，该传感器包括一个温度传感器的矩形阵列。表面纹理传感电路18可以可选地包括诸如普通发光二极管(LED)的光发射器，该发射器用于照明指尖或其它皮肤位置的皮肤纹理，便于感知皮肤纹理。LED设备可由多家厂商和经销商提供，且具有多种范围的发射波长，包括可见光和红外光。LED的经销商包括加利福尼亚Torrance的LEDtronics，英国剑桥的DiaLight和中国台湾省台北市的LiteOn。
使用LED照明的本发明的实施例与诸如英国伦敦OTMTechnologies Ltd.所有的和以色列Herziyla的GOU Lite Ltd.研发的光学平移测量的基于激光的干涉测量技术具有多处不同，其中包括本发明的光源不需要是相干的光源，而且本发明不需要近表面光栅。在使用基于光源发射器的传感器的情况下，可以使用可见光谱或红外光谱中一种或两种作为光源发射器，为使用者指尖提供局部照明。由于需要照明的区域较小，而且使用者的手指非常靠近传感窗口，所以所需的发射器的光照输出可以非常低。
表面纹理传感电路18对表面纹理传感电路的光学传感器接收的数据进行解析，产生诸如指纹或其它皮肤纹理的一部分的指纹的图像，该图像将诸如使用者指尖的嵴线和沟或者其它合适的表面纹理表示成一类光学图案。表面纹理运动检测电路20使用皮肤纹理的嵴线和沟组成的光学图案感知通过传感窗口的手指皮肤纹理运动的方向和速率。
表面纹理运动检测电路20可以是微控制器、离散逻辑电路、微处理器、状态机或任何合适的硬件、软件或固件组合。表面纹理运动检测电路20与表面纹理传感电路18连接，接收一个或多个表面纹理图像22，并确定由表面纹理传感电路18感知的皮肤纹理运动的方向和/或速率中的至少一种。优选地，同时确定运动的方向和运动的速率。表面纹理运动检测电路20为显示屏12提供指示输出数据24。如示例中所示，诸如表示使用者指尖所指的显示屏上位置的指示输出数据24由诸如图形用户界面或其它合适接口的用户接口14使用，从而用户接口可以提供显示屏上位置的视觉标识。在本示例中，用户接口14输出在显示屏12上显示的指针位置26。需要意识到的是，指示输出数据24可以是任何合适的表示显示屏上位置视觉标识的数据，包括，但不局限于，高亮或选择文本，或者任何其它合适的视觉标识。
存储器16可以是设备的一部分，或者如果需要的话，可以作为表面纹理运动检测电路或表面纹理传感电路18的一部分。同样需要意识到的是，表面纹理传感电路18的任何合适的部分可以用于表面纹理运动检测电路，反之亦然。无论如何，在本示例中，表面纹理运动检测电路20在存储器16中存储从表面纹理传感电路接收的图像。随后通过对所存储的图像和一个或多个预先存储的从表面纹理传感电路18接收的图像进行比较，确定表面纹理运动的速率和方向。
图2图示了由诸如图1的显示指示设备10为显示屏提供指示信息的方法的示例。然而，任何合适的设备或者设备或电路的组合都可以实现该公开的方法。如模块200所示，该方法从感知表面纹理开始。这可以通过任何合适的表面纹理传感装置完成。如模块202所示，该方法包括在表面纹理通过与显示指示设备10关联的传感窗口时，确定表面纹理运动的方向和表面纹理运动的速率中的至少一种。在模块204，该方法包括基于所确定的表面纹理的运动的方向和/或速率，为显示屏提供指示输出数据。再次参考模块200，在本示例中，感知表面纹理包括解析从诸如电荷耦合器件、热传感阵列或任何其它合适的光传感器的表面纹理传感器接收的光学数据，并产生表示所传感的表面纹理图像的数据。
图3是依照本发明实施例图示确定指纹运动的方向和运动的速率中至少一种的方法的示例的流程图。图7图示了表示图3流程图中特定样本重复的帧的数据结构。如模块300所示，该方法包括存储一个或多个从诸如指纹传感器的表面纹理传感器接收的图像。如模块302所示，该方法包括将所接收的图像710与一个或多个预先感知的指纹图像760进行对比。如模块304所示，该方法包括根据比较的结果确定是否发生了图像的运动。通常情况下，没有运动发生，则所接收的图像710与所存储的图像700基本吻合。当两个图像基本吻合时，称为高相关性。另外一种描述基本吻合的方式是基于相关度计算得分，其中分数越高则相关性越好。
从表面纹理传感电路18接收的每个图像710可以是诸如在一段时期内的一组像素，从而可以认为是一个信息帧。同样，手指运动检测电路20可以采用任何合适的运动检测算法，包括例如在运动图像专家组(MPEG)编码标准中的运动视频编码和压缩使用的部分图像或整体图像的运动矢量，或者任何其它合适的运动检测技术。MPEG编码硬件可以由多个经销商提供，包括由Florida，Palm Bay的HarrisCorporation推广的Flexicoder产品。MPEG编码、相关性和模块运动估计的详细描述可以参照Prucel et al.，US 5,608,656，Ishii et al.US5,157,732，Gobert et al.US 5,247,586和Tsukagoshi US 5,461,423，这里一并引用。
再次参考图3和图7，在发生了运动的情况下，所接收的图像710和所存储的图像700存在不同，并采用运动检测算法确定运动的方向和大小。在优选的实施例中，所存储的图像700可以是平移、旋转、缩放等图像处理变换中的至少一种，从而产生多个候选图像715，720，725，730，735，740，745，750，并存储在存储器760中。在图7所示的示例中，候选图像715是所存储图像700向左上平移；候选图像720是所存储图像700向上平移；候选图像725是所存储图像700向右上平移；候选图像730是所存储图像700向左平移；候选图像735是所存储图像700向右平移；候选图像740是所存储图像700向左下平移；候选图像745是所存储图像700向下平移；候选图像750是所存储图像700向右下平移。候选图像715，720，725，730，735，740，745，750随后与所接收的图像710进行比较，如果基本吻合，则采用产生候选图像的图像处理变换标识皮肤纹理运动。如果候选不匹配，则尝试一个不同的变换或一组变换，例如将所存储的图像或变换的图像向左或向右进行更大的平移。可以采用历史记录中最近的前一次确定的方向和大小或诸如MPEG模块位移矢量的其它方式选定所尝试的第一次平移。
通过反复将不同的候选变换715，720，725，730，735，740，745，750与所接收的图像710进行比较或修正，可能出现两种结果。第一种结果是最终变换的候选图像(735)的一部分与所接收的图像710的一部分基本吻合，这种情况下，皮肤纹理的运动根据所存储的图像700产生候选图像735的平移方式确定，并产生指示输出204。第二种结果是没有候选变换与所接收的图像具有足够的相关性，无法确定运动。第二种结果通常意味着皮肤纹理的运动程度较大，无法精确地度量，例如，与所存储的图像相比，所接收的图像表示的是具有不同的嵴线和沟的皮肤纹理的完全不同的部分。在优选的实施例中，在第二种结果下，本发明使用历史记录中前一次确定的方向和速度判断运动的程度是否较大。如果历史记录显示准确判定方向一致且程度不断增加，本发明返回与前一个方向一致的方向和与可检测的运动的最大速率相对应的运动速率，从而为皮肤纹理的大范围的平移提供有限速率。如果历史记录没有说明一致的方向和不断增加的程度，则提供与固定的皮肤纹理一致的方向和速率。
在可选的实施例中，所接收的图像可以是平移、旋转和缩放等图像处理变换的至少一种，例如将图像向左平移一小段，产生候选图像并存储。该候选图像随后与已保存的图像进行比较，如果基本吻合，则将产生候选图像的图像处理变换作为皮肤纹理的反方向运动。如果候选不匹配，则尝试不同的变换，将所接收的图像或所变换的图像向左平移更大一段，或者向右平移。该可选实施例按照前面描述的优选实施例的同样的方式操作，除了在所接收的图像上而不是已保存的图像上应用这些变换，而且在候选的变换的接收图像与已保存的图像之间进行比较，而不是在候选的变换的已保存图像与所接收图像之间进行比较，且解析出的方向与所接收图像上应用的变换相反。
本发明需要至少一个已存储的图像和一个所接收的图像，完成两个图像之间的比较，且在比较的同时，只需要存储一个图像。在优选的实施例中，为了减少每次迭代的平均计算负荷，可以存储算法早先迭代中的多个图像。在可选的实施例中，所接收的图像并行变换成多个候选图像。在另一个可选的实施例中，所接收的图像按顺序变换成多个候选图像。
在可选的实施例中，在所接收图像的一个或多个子集与已保存图像的一个或多个子集中应用运动检测算法，在某种意义上与运动图像专家组(MPEG)编码标准的模块运动估计方法类似。为了支持使用标准的MPEG组件，可以选择与MPEG模块运动矢量算法对应的模块和宏块作为子集。可选地，子集可以表示指纹上特定的可辨识的特征，比如螺纹、关节、平行嵴线和沟、伤疤、或其它此类突出的特点。这些子集总的运动进行平均之后，确定皮肤纹理运动的方向和大小。可选地，采用平均值作为初始的候选变化，执行前面已经描述的全图相关。
再次参考模块304，如果没有发生运动，该方法包括继续存储图像并分析新的图像，从而确定是否发生运动。作为示例，模块202和204所示的操作可以由诸如表面纹理运动检测电路20实现。
在本发明优选的实施例中，时间戳与每个所存储的图像和所接收的图像对应。时间戳是依据某个参考时钟的时间度量。通常的时间戳示例包含日期、时间、与系统时间或频率参考对应的计数器值以及共用时间计数器。通过将对应所存储图像的时间戳减去对应所接收图像的时间戳，计算时间增量。如前面所述，通过比较所接收图像与一个或多个所存储图像确定皮肤纹理运动的方向和大小。皮肤纹理运动的大小除以时间增量就是皮肤纹理运动的速率。运动的速率和运动的方向包含了皮肤纹理运动矢量的全部信息。
在可选的实施例中，共用时间计数器在每次确定方向和速率后开始，并在每次确定方向和速率前停止并采样。从而可以不必进行减法运算就可以直接获得时间增量。
图4是移动设备400的示例，例如，但不局限于，便携式电话、个人数字助理、因特网应用设备、手表、电话、个人信息管理器或任何其它合适的移动设备。为便于说明，移动设备400图示成便携式电话。移动设备400包括显示屏12，该显示屏包括在其上显示的图形图像402，以及基于公知的现有技术的指示输出数据进行控制的指针404。移动设备400包括机架406，且显示屏与机架相连接。该显示屏可以是翻转显示屏或任何其它合适的显示屏。如图所示，移动设备400包括通常由408标识的无线电话子系统，该系统包括多个激励按键410，以便于便携式电话通信。按键410可以是可按压按键键盘，由图形图像402表示的虚拟键盘，或者任何其它合适的按键。移动设备400还包括显示屏指示设备10，该设备具有表面纹理传感窗口410，并作为表面纹理传感电路18的一部分。表面纹理运动检测电路20可以是移动设备400内适合编程的一个或多个处理器，或者任何其它合适的结构。表面纹理传感窗口410可以根据移动设备400的设计要求位于侧表面或任何合适的非底部表面。由于本发明的显示指示设备10不需要使用外部的垫子或底面，所以表面纹理传感窗口410位于非底部表面。此外，由于表面纹理传感窗口只需要检测指纹的一部分的较小活动，所以表面纹理传感窗口410相对较小。指纹传感窗口410可以相当于皮肤纹理几行嵴线和沟的大小；因为皮肤纹理因使用者不同而不同，所以最小的实际尺寸大约在2.5毫米乘2.5毫米(6.25平方毫米)。在优选的实施例中，表面纹理传感窗口410大概在20平方毫米左右，且纵横比大约为正方形。表面纹理传感窗口410不必是矩形，且可以包含任意的包括非连续区域的外形。传感阵列位于表面纹理传感窗口之后或之内。传感阵列的行足够接近，从而可以根据表面纹理传感电路使用的类型，探测手指反射的光学能量和手指发射的红外能量中的至少一种。传感阵列可以构建成只使用移动设备非常小的表面。通常情况下，不必传感或解析使用者指尖的一大块区域的图像。例如，传感窗口410是允许能量通过且优选封装成阻止自然污染物进入设备机架内的表面。
图5是图示使用基于CCD的传感阵列的表面纹理传感电路18的示例的结构图。如图所示，控制器或其它合适的控制逻辑电路作为指尖运动检测电路20，并从电荷耦合器件阵列500接收图像数据22。顶部或一部分作为传感窗口410的聚焦镜头502，将光线聚焦到CCD阵列。优选地，聚焦镜头如此设计，从而从传感窗口顶部表面大约5毫米高度发射的可见光或红外光聚焦在CCD阵列，而从顶部表面超过5毫米发射的光线将被散播。同样，不需要直接接触传感窗口。诸如合适的可见光滤波薄膜的可见光滤波器504可以插在聚焦镜头和CCD阵列500之间，从而过滤可见光但是允许红外能量通过到达CCD阵列500。可见光滤波器504作为光学滤波器，在操作中从电荷耦合器件阵列过滤可见光。如本示例所示，根据CCD阵列500的复杂性，图像信息22可以是模拟形式，或数字形式。
图6是依照本发明实施例图示嵌入式显示指示设备示例的横断面。如图所示，可按压的按钮或按键600装载指纹传感电路18和传感窗口410。在按钮上具有合适的开口602，以便于通过连接印刷电路板或其它合适接口所需的任何配线604或连接器。同样，通常作为“输入”按键的控制按钮或其它合适的按键也可以装载指纹传感电路18，从而减小装载所公开的显示指示设备所需的区域。使用者可以使用显示指示设备在图形用户接口上定位指针或文本，也可以使用按钮本身选择和激活与移动设备对应的操作。
除了其它优点，这里公开的指示设备没有移动部分。这个优点使得制造、操作、维护和修理的成本较低。由于聚焦范围以及解析对应皮肤纹理嵴线和沟所需的近距离，这里公开的指示设备不可能由经过的非生命物体错误地触发。本领域技术人员将意识到其它的一些优点。同样需要意识到的是尽管参照移动设备进行描述，这种方便的显示指示设备10可以用于非移动设备，包括，但不局限于，打印机、复印机、传真机、桌面型计算机、导航部件或任何其它合适的设备。
需要意识到，本领域技术人员知道针对本发明及其不同方面可以有其它多种实现方式和修改，且本发明并不局限于这里所描述的特定的实施例。例如，其中传感窗口可以位于特定的用户控制装置中，比如移动设备机架上的按钮或其它区域，而且指纹传感电路不与特定的使用者控制装置的功能连接。因而本发明包括这里公开的和权利要求的基本原理对应的精神和范围内的任何和所有修改、变化或相等物。
权利要求
1.一种显示指示设备，包含表面纹理传感电路；和与表面纹理传感电路连接的表面纹理运动检测电路，用于确定表面纹理运动的方向和运动的速率中的至少一种，从而为显示产生指示输出数据。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述表面纹理传感电路包含由多个电荷耦合器件(CCD)和多个热传感器中至少一种组成的传感阵列。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述表面纹理传感电路进一步包含有效定位的照明源，用于提供表面纹理的照明，其中表面纹理的传感根据照明进行响应。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述表面纹理传感电路进一步包含与聚焦电荷耦合器件连接的传感阵列聚焦装置，用于检测纹理。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述表面纹理传感电路进一步包含放置在表面纹理和电荷耦合器件之间的光学滤波器，用于从电荷耦合器件过滤可见光。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述表面纹理传感电路进一步包含存储一个或多个图像的存储器，其中，所述表面纹理运动检测电路反复解析从表面纹理传感电路接收的数据并产生图像，并且通过比较该图像和一个或多个预存储的图像确定表面纹理运动的速率和方向中的至少一种，其中，所述存储器响应于表面纹理运动检测电路而存储图像。
7.如权利要求5所述的设备，其中，所述表面纹理运动检测电路使用表面纹理中的嵴线和沟作为传感表面纹理运动的参考图案。
8.一种移动设备，包含显示屏；指纹传感电路；和连接到指纹传感电路和显示屏的指纹运动检测电路，确定由指纹传感电路感知的皮肤纹理的运动的方向和速率中的至少一种，从而为显示屏产生指示输出数据。
9.如权利要求8所述的移动设备，包括连接到显示屏的无线电话子系统。
10.如权利要求8所述的移动设备，其中，所述指纹传感电路包括传感阵列，该传感阵列包括多个电荷耦合器件(CCD)和多个热传感器中的至少一种。
11.如权利要求8所述的移动设备，其中，所述指纹传感电路包括有效定位的照明源，用于为皮肤纹理提供照明，其中，皮肤纹理的传感根据照明进行响应。
12.如权利要求8所述的移动设备，其中，所述指纹传感电路包括连接到聚焦电荷耦合器件的传感阵列聚焦装置，用于检测皮肤纹理。
13.如权利要求12所述的移动设备，其中，所述指纹传感电路包括放置在皮肤纹理和电荷耦合器件之间的光学滤波器，用于从电荷耦合器件过滤可见光。
14.如权利要求8所述的移动设备，其中，所述指纹运动检测电路进一步包含存储至少一个预先存储图像的存储器，并且，其中，所述指纹运动检测电路反复进行以下操作解析从指纹传感电路接收的数据，产生新的图像；比较所解析的新图像和预先存储的图像；根据比较结果确定皮肤纹理运动的速率和方向中的至少一种；和将新的图像作为预先存储图像进行存储。
15.如权利要求14所述的移动设备，其中，在比较所解析的新图像和预先存储的图像的时候，所述指纹运动检测电路使用皮肤纹理的嵴线和沟作为参考图案。
16.如权利要求8所述的移动设备，包括机架，且其中，所述指纹传感电路进一步包含位于机架非底部表面上的传感窗口。
17.如权利要求16所述的移动设备，其中，所述传感窗口位于可按压的按钮内。
18.如权利要求16所述的移动设备，其中，所述传感窗口位于移动设备的特定的用户控制装置中，其中，所述指纹传感电路与该特定用户控制装置的功能无关。
19.如权利要求14所述的移动设备，其中，所述指纹运动检测电路通过如下操作确定皮肤纹理运动的速率和方向中的至少一种修改至少一个预先存储的图像，产生多个候选平移图像，每个对应各自的平移运动矢量；以及，通过将所解析的第一图像与多个候选平移图像的每个图像进行相关计算，分别产生多个对应的平移相关度数值，从而进行比较；并且，其中，确定运动的速率和方向的至少一种进一步包括选择最高的平移相关度数值并提供对应的各自的平移运动矢量，以确定皮肤纹理运动的方向。
20.如权利要求19所述的移动设备，其中，所述指纹运动检测电路通过平移、旋转和缩放等图像操作的至少一种来进行修改。
21.如权利要求19所述的移动设备，其中，所述指纹运动检测电路在每个所解析的第一图像上打上对应的时间戳；记录对应各自所存储图像的时间戳；计算对应于至少一个预先存储图像的时间戳和对应第一图像的时间戳之间的时间差值，并使用所计算的时间差值和对应的各自平移运动矢量的大小来确定皮肤纹理运动的速率。
22.如权利要求14所述的移动设备，其中，所述指纹运动检测电路修改第一图像，产生多个候选起源图像，每个对应各自的起源运动矢量；将至少一个所存储的图像与多个候选起源图像中的每个进行相关计算，分别产生多个对应的起源相关度数值；和选择最高的起源相关度数值，提供对应的各自起源运动矢量，以确定皮肤纹理运动的方向。
23.如权利要求19所述的移动设备，其中，修改包括平移、旋转和缩放图像操作中的至少一种。
24.如权利要求22所述的移动设备，其中，所述指纹运动检测电路在每个所解析的第一图像上打上对应的时间戳；其中存储进一步包括记录对应各自所存储图像的时间戳；其中确定进一步包括计算对应至少一个预先存储图像的时间戳和对应第一图像的时间戳之间的时间差值，并使用所计算的时间差值和对应各自起源运动矢量的大小来确定皮肤纹理运动的速率。
25.一种为显示提供指示信息的方法，包含传感表面纹理；确定表面纹理运动的方向和速率中的至少一种；和基于所确定的表面纹理运动的方向和速率中的至少一种，为显示提供指示输出。
26.如权利要求25所述的方法，包括如下反复的步骤解析通过表面纹理传感而接收的数据，产生第一图像；将第一图像存储为预先存储的图像；和其中，确定指纹运动的速率和方向中的至少一种的步骤包含比较第一图像和预先存储的图像。
全文摘要
一种显示指示设备(10)，包括用于光学感知诸如指纹或其它皮肤纹理的一部分的指纹传感电路(18)，以及连接到指纹传感电路的指纹运动检测电路(20)，该电路在使用中确定由指纹传感电路(18)所感知的皮肤纹理运动速率和方向中的至少一种，从而为显示(12)产生指示输出数据(24)。指示输出数据(24)可以是例如表示显示屏上位置的视觉标识的数据，例如指针或高亮文本的位置，或者任何其它合适的位置标识。一种为显示提供指示信息的方法，包括感知指纹，确定指纹运动的方向和速率，以及基于所确定的已感知指纹运动的方向和速率为显示产生指示输出。
文档编号G09G5/00GK1732507SQ200380107859
公开日2006年2月8日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年12月30日
发明者劳伦斯·阿兰·古斯特 申请人:摩托罗拉公司