专利名称：有角位移检测能力的计算机输入设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机的外围输入设备。更特别地，本发明涉及检测输入设备相对于支持表面的角位移的输入设备。例如，本发明可应用于相对于计算机显示屏移动指针图像，如光标，或相对于计算机显示屏滚动图像。
背景技术：
随着计算机科学领域的成熟，已开发出了各种外围输入设备用于帮助使用计算机系统和输入信息到计算机系统中。一种特殊类型的输入设备通常被称为定点设备。定点设备的例子包括例如鼠标、触摸垫、轨迹球和触针等等。除其他功能之外，定点设备被用于相对于显示屏移动指针图像，如光标。更特别地，定点设备或与其关联的组件的移动产生对应于定点设备的移动的位置数据。然后位置数据被发送到计算机系统并由计算机系统来处理，以将其作为指针图像的移动呈现在显示屏上。因此，通过使用定点设备，用户可以将指针图像移动到显示屏上所需的位置。然后可以激活定点设备上的命令键来处理数据或呈现在显示屏上的其他图像。
很多传统的显示屏只允许将单个数据文件，如文本文档、数码照片、电子表格、或网页在显示屏上作为图像方便地显示。当配置常规的定点设备用于传统的显示屏时，用户权衡指针图像的速度与指针图像移动的精度。通常，指针图像的速度和指针图像移动的精度是负相关的。因此，增加指针图像的速度相应地会带来放置指针图像于所需位置的精度下降。鉴于此，用户通常配置定点设备使其以允许将指针图像准确地放置在显示屏上的所需位置的最高速度移动指针图像。
和很多传统的显示屏不同，现代的显示屏有大得多的尺寸和分辨率，这允许呈现相对大量的数据。当配置常规的定点设备用于现代的显示屏时，仍然需要在指针图像的速度与指针图像移动的精度之间进行权衡。因此，用户通常配置定点设备使其以允许将指针图像准确地放置在显示屏上的所需位置的最高速度移动指针图像。虽然速度和移动之间的权衡适合用于相对小的、传统的显示屏，用户会发现速度不够而不能有效地允许用户在相对大的现代显示屏上相隔较远距离的区域之间移动指针图像。因此，指针图像的速度会不够而不能有效地将指针图像从显示屏的一个部分移动到显示屏的另一部分。
例如，将鼠标用于相对大的现代显示屏时，用户可能需要多次移动鼠标才能获得所需的指针图像移动。例如，跨越支持表面的宽度平移鼠标可能仅在显示屏上将指针图像移动了所需距离的一部分。然后用户必须重复地举起鼠标离开支持表面并将其在支持表面上重新定位以获得指针图像的附加移动。类似地，可能需要轨迹球的多次移动来获得指针图像所需的移动。
发明内容
本发明是用于在显示屏上移动图像的输入设备。所述输入设备包括外壳、传感器系统和传动器。外壳构成输入设备外表的至少部分，而传感器系统至少部分位于外壳内。进一步来说，传感器系统工作在平动模式来检测输入设备的平动位移，而传感器系统工作在角度模式来检测输入设备的角位移。传动器被用于选择性地将传感器系统的操作从平动模式转换到角度模式。
传感器系统可以有检测输入设备的平动位移和角位移的光学传感器系统的配置。同样至少部分位于外壳内的处理器在操作上连接到光学传感器系统。处理器发送控制图像的平移的信号来响应输入设备的平动位移和角位移。
本发明也包括相对于显示屏移动图像的方法。所述方法包括检测输入设备相对于其支持表面的平移。然后发送控制计算设备在显示屏上平移图像的第一个信号来响应所述平动位移。所述方法还包括检测输入设备相对于其支持表面的角位移。然后发送控制计算设备在显示屏上平移图像的第二个信号来响应所述角位移。
在本发明的又一个方面，相对于显示屏移动图像的方法包括用光学传感器系统获取支持表面的第一个图像。然后用光学传感器系统获取支持表面的第二个图像，并比较第二个图像和第一个图像以检测第二个图像相对于第一个图像的角位移。然后发送信号到计算设备，控制图像平移来响应第二个图像相对于第一个图像的角位移。
表征本发明的新颖性的优点和特性将用后附的权利要求中的特殊性来指明。然而，为了获得对新颖性的优点和特性更深的理解，将引用下面说明并展示与本发明相关的各种实施例和概念的说明性的材料以及附图。
通过将它们和附图一起阅读，将更好地理解本发明的上述概要，及下面的详细说明。
图1为本发明的典型操作环境的示意图；图2为典型操作环境的透视图，典型操作环境包括计算设备、输出设备和输入设备；图3为输入设备的透视图；图4为输入设备的内部透视图；图5为输入设备的代表性解析视图，该图说明追踪部件的安排；图6为示意图，展示在输出设备上呈现的图像的移动的绝对参考；图7为示意图，展示在输出设备上呈现的图像的移动的比例参考；图8为流程图，展示追踪部件的操作；图9A为示意图，展示用于确定输入设备平动位移的比较图像；及图9B为示意图，展示用于确定输入设备角位移的比较图像。
具体实施例方式
下面的说明及附图揭示符合本发明的输入设备。所述输入设备包括检测输入设备的平动位移和角位移的传感器系统，然后发送控制计算设备在显示屏上移动图像的信号来响应所述平动位移或角位移。本发明可应用于相对于计算机显示屏移动指针图像，如光标，或相对于计算机显示屏滚动图像。
本发明的各方面可以使用软件来实现。因此，通过简要地说明在其上可以实现本发明的各种实施例的典型操作环境的组件和操作，可以获得对本发明更深的理解。图1展示操作环境10的例子，操作环境10包括提供适合在其中可以实现本发明的各方面的环境的计算设备20。操作环境10仅是适合的操作环境的一个例子，且不应视为对本发明的使用范围或功能有任何限制。适合用于本发明的其他众所周知的计算系统、操作环境或配置包括，但不仅限于，个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型设备、微处理器系统、基于微处理器的系统、可编程消费者电子设备、网络个人计算机、小型机、大型机、包括任何上述系统或设备的分布式计算环境，及其类似。
在计算机可执行指令的通用上下文中对本发明进行说明，计算机可执行指令如由一个或多个计算机或其他设备执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特殊任务或实现特殊抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。通常可以根据需要将程序模块的功能合并或分布在各个实施例中。
计算设备20通常至少包括某种形式的计算机可读媒体。计算机可读媒体可以为任何可由计算设备20访问的可用媒体。作为例子，而非限制，计算机可读媒体包括计算机存储媒体和通讯媒体。计算机存储媒体包括以任何存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据这样的信息的方法或技术实现的易失的和非易失的、可移动的和不可移动的媒体。计算机存储媒体包括，但不仅限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多用途盘(DVD)或其他光学存储、盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、打孔媒体、全息存储，或可以用于存储所需信息并可以由计算设备20访问的任何其他媒体。
通讯媒体通常包含形式为如载波这样的调制过的数据信号或其他传输机制的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并包括任何信息传输媒体。术语“调制过的数据信号”指以这样的方式设置或更改它的一个或更多特性从而对信号中信息编码的信号。作为例子，而非限制，通讯媒体包括有线媒体，如有线网络或直接有线连接，以及无线媒体，如声音、射频、红外线和其他无线媒体。任何上述媒体的组合也可以包括在计算机可读媒体的范围之内。
在其基本的配置中，计算设备20通常包括处理单元21和系统存储器22。取决于计算设备20的具体配置和类型，系统存储器22可以包括易失的存储器23(如RAM)、非易失的存储器24(如ROM、闪存等等)，或两种存储器类型的某种组合。另外，计算设备20也可以有大规模存储设备，如可移动存储设备25、不可移动存储设备26，或两者存储设备类型的某种组合。大规模存储设备可以为任何能够检索存储的信息的设备，如磁的或光学的盘片或盒带、打孔媒体，或全息存储。熟悉技术的人应理解，系统存储器22和大规模存储设备25和26是计算机存储媒体的例子。
计算设备20通常包括使用有线或无线媒体连接到其他设备、计算机、网络、服务器等等的通讯连接27。熟悉技术的人应理解，通讯连接27仅是通讯媒体的例子。计算设备20的其他组件可以包括一个或多个输出设备30和输入设备40。输出设备30向用户输出数据并且其形式可以为显示屏、扬声器、打印机或触觉反馈设备。输入设备40可以包括键盘、麦克风、扫描仪，或用于接收用户输入的定点设备。所有的这些设备和连接在业内都是众所周知的，因此无需在此赘述。
引用图2，作为例子，将操作环境10作为个人计算机的配置来说明。因此，操作环境10包括操作上连接到输出设备30和输入设备40的计算设备20。输出设备30为计算机显示器的配置，而输入设备40有定点设备的配置。以上述方式，熟悉技术的人应承认，可以由计算设备20处理一个或多个数据文件且可以发送信号到输出设备30，从而控制输出设备30在显示屏31上呈现图像32。如下详述，连接使用输入设备40和计算设备20，以处理图像32或图像32的部分。
将输出设备作为包括显示屏31和呈现在显示屏31上的图像32的计算机显示器来说明。图像32可以代表单个数据文件，如文本文档、数码照片、电子表格，或网页。替换地，图像32可以包括由计算设备20处理并呈现在显示屏31上的多个数据文件。作为参考，在显示屏31上展示纵向的y轴33和横向的x轴34。进一步来说，指针图像35叠加在图像32上并可以相对于显示屏31和图像32进行移动。即，指针图像35可以沿着y轴33、x轴34或其间的任何对角线方向移动。如业内众所周知的那样，指针图像35的移动由输入设备40控制，输入设备40由用户控制。术语指针图像在此定义为经配置由输入设备40的移动控制的任何图像，并可以包括光标的图形图像、在游戏应用中使用的各种图形图像，或通常和软件应用关联的任何其他图形图像，如业内所知的那样。
输入设备40在图3和图4中作为鼠标式的定点设备单独说明。如业内众所周知的那样，输入设备40的一个目的是处理可视对象，如按钮、图标、超文本链接、或和图像32关联的数据。外壳41构成输入设备40的外表并有连接用户的手的配置。软线42从外壳41的前端延伸出来并且被用于发送从输入设备40到计算设备20的信号。替换地，如业内众所周知的那样，也可以在输入设备40和计算设备20之间使用常规的无线连接。通常产生通过软线42发送的信号来响应用户对主键43a、次级键43b，或滚动装置44的处理。进一步来说，可以通过追踪部件50检测输入设备40相对于放置输入设备40的支持表面的平动位移和角位移来产生信号。在本发明的范围内，支持表面11可以为在其上放置输入设备40的任何表面，包括例如桌面、桌子、盘子、地板、用户的手，或其他表面。
主键43a和次级键43b的每个都有可按下的结构并且各自和位于外壳41内的一对开关45a和45b关联。相应地，主键43a可以由用户按下来激活开关45a，从而产生发送到计算设备20的信号。类似地，次级键43b可以由用户按下来激活开关45b。滚动装置44包括滚轮46、轴47，及编码器48。滚轮46延伸出外壳41外部并且位于主键43a和次级键43b之间。滚轮46可旋转地安装在轴47上，而定位编码器48将其用于检测滚轮46的旋转。滚动装置44还包括检测滚轮46的向下移动的z型开关45c，z型开关在序号为5,912,661、发明人为Siddiqui的美国专利中揭示，包含其内容在此作为引用。
示意性地展示的追踪部件50包含在外壳41内并且检测输入设备40相对于支持表面11的平动位移和角位移。如在此所用，平动位移用于指示输入设备40从支持表面11上的一个位置到支持表面11上的另一个不同的位置的平移。平动位移的定义不一定意味着输入设备40在两个位置之间沿直线路径移动。相反，平动位移的定义仅表示平移，即使平移包括曲线的路径或非直线的路径。如在此所用，角位移用于指示放置在支持表面11上的输入设备40的方向角度的改变。相应地，追踪部件50检测输入设备40的平动位移和转动位移。
现在说明追踪部件50的配置。总的来说，追踪部件50包括用于检测输入设备40的位移并发送对应的信号到计算设备20的基于光学的配置，从而使指针图像35相对于图像32进行移动。此说明用于提供适合追踪部件50的光学传感器系统的一种配置和操作方式的例子。熟悉技术的人应理解，在本发明的范围之内，也可以使用多种类似的光学传感器系统。
在图5中展示输入设备40的代表性解析视图以说明追踪部件50的一般配置。总的来说，追踪部件50有在序列号为6,172,354、发明人为Adan等人的美国专利中揭示的光学传感器系统的配置，所述光学传感器系统包括光发射器51、光圈52、镜头53、光检测器54和微处理器55。然而，熟悉技术的人应理解，在本发明的范围之内也可以使用其他适合的光传感系统。通常，形式为光的电磁辐射从光发射器51中发射出并通过光圈52，从而逸出输入设备40。一部分由支持表面11的目标区域56反射的光通常由光圈52相对于支持表面11的位置来确定。更准确地说，一部分光在目标区域56上散射。然后反射的或散射的光再次通过光圈52，从而重新进入输入设备40。然后，反射光由镜头53聚焦并由光检测器54检测。根据支持表面11的特定属性，微处理器可以使光发射器51输出的光的强度增加或减少。所述的镜头53和光检测器54分离，但可以将其包含在光检测器54内以减少追踪部件50内部的组件数量。进一步来说，可以关联光发射器51和另一个镜头以控制光指向光圈52。
光发射器51可以是任何适合的电磁辐射源，如发光二极管。光检测器54可以为二维光检测器阵列。例如，光检测器阵列可以是基于Si CMOS技术的，或者光检测器阵列可以是作为集成于其上并由半绝缘的GaA层分离的一对二极管构成的可变敏感度光检测器(VSPD)。例如，VSPD的阵列可以是32×32元素阵列，但根据需要可以有更大或更小的尺寸。
光检测器54用于产生表示支持表面11的目标区域56上的图像或图案的图像信号。图像信号被发送到微处理器55，微处理器基于图像信号计算位置信息。即，微处理器使用图像信号来确定输入设备40是否有相对于支持表面11的平动位移或角位移。然后对应的信号被传输到计算设备20且使用，例如，输入设备驱动程序来解释对应的信号并导致指针图像35的移动。
由z型开关45c的状态决定追踪部件50是否检测到平动位移或角位移，z型开关与按下滚轮46关联。总的来说，当滚轮46被按下且z型开关45c被激活时，追踪部件50检测并发送和角位移对应的信号。然而，当滚轮46未被按下且z型开关45c未被激活时，追踪部件50检测并发送和平动位移对应的信号。因此，发送和平动位移对应的信号到计算设备20，除非用户肯定地按下滚轮46。
基于上述讨论，输入设备40在两种模式中工作。在第一种模式中，其中滚轮46未被按下，追踪部件50仅检测平动位移并发送对应的信号到计算设备20。在第二种模式中，其中滚轮46被按下，追踪部件50仅检测角位移并发送对应的信号到计算设备20。因此，滚轮46是作为将追踪部件50操作从平动位移检测切换到角位移检测的传动器工作的。在本发明的其他实施例中，可以使用不同的开关元件，如独立的可按下按钮、摇臂开关，或滑动元件。
替换地，追踪系统50可以配置为同时检测平移和旋转移动并发送对应的数据到计算设备20。类似地，滚轮46的状态可以被发送到计算设备20。在此配置中，计算设备20可以基于滚轮46的状态处理来自输入设备40的原始图像数据，生成平动位移数据和/或旋转位移数据。即，图像数据可以由追踪部件50捕获并由计算设备20处理，且指针图像35的移动根据用户对滚轮46的处理基于输入设备40的平移或旋转移动来控制。
现说明用户操作输入设备40来移动指针图像35的方式。作为参考，y轴12和x轴13在图1的支持表面11上展示。当操作输入设备40时，用户的手通常放置在外壳41的上部表面，以使得手指延伸到键43a和43b和滚轮46上。然后可以用手指选择性地按下键43a和43b，旋转滚轮46，或按下滚轮46。
当用户在图像32的相对小的区域中查看数据时，用户可能希望指针图像35以连续的方式从一个位置移动到另一个位置。为了实现指针图像35的连续移动，用户可以在支持表面11上将输入设备40从第一个位置移动到独立的第二个位置。指针图像35在显示屏31上移动的特定方式取决于第一个位置和第二个位置的相对位置。例如，如果用户沿着y轴12移动输入设备40而不按下滚轮46，那么追踪部件50将检测输入设备40的平动位移并发送对应的信号到计算设备20。然后计算设备20将控制指针图像35在显示屏31上沿着y轴33移动。类似地，如果用户沿着x轴13或y轴12和x轴13之间的对角线方向移动输入设备40而不按下滚轮46，那么指针图像35将对应地沿着显示屏31上的x轴34或对角线方向移动。因此，可以用追踪部件50在第一种模式使用输入设备以使得输入设备40的平动位移对应于指针图像35的连续移动。
在某些情况下，用户的注意力可能从显示屏31的第一个区域转到显示屏31的第二个不同的区域。为了将指针图像35从第一个区域移动到第二个区域，用户可以通过重复地相对于支持表面11移动输入设备40以第一种模式使用输入设备40。然而，此过程会耗时而低效，尤其是当显示屏31有相对大的尺寸并且第一个和第二个区域相隔相对长的距离时。当输入设备驱动程序的设置被设置为控制精细或细微的移动时也会出现这种情况。因此，用户会希望指针图像35以加速的方式从第一个位置移动到第二个位置。为了实现此结果，用户可以按下滚轮46来激活z型开关45c，然后用户可以旋转输入设备50。追踪部件50在滚轮46被按下时工作在第二种模式，然后它将检测输入设备40的角位移并发送对应的信号到计算设备20。然后计算设备20将控制指针图像35例如以即时的方式在显示屏31上沿着x轴34移动。
指针图像35在输入设备40工作在第二种方式时的具体移动方向在本发明的范围内可以不同。在一个实施例中，输入设备40的顺时针旋转会导致指针图像35在x轴34的正方向上的对应移动。类似地，输入设备40反时针方向的移动会导致指针图像35在x轴34的负方向上的对应移动。在另一个实施例中，输入设备40的顺时针和反时针旋转会导致指针图像35沿着y轴33移动。
根据上述讨论，用户可以在第一种模式或第二种模式中使用输入设备40。在第一种模式中，指针图像35基于输入设备40的平动位移相对于显示屏31连续地移动。相应地，用户可以使用第一种模式来进行指针图像的精确、相对小的移动，且用于沿着y轴33、x轴34，或其间的对角线方向的移动。在第二种模式中，指针图像35基于输入设备40的角位移以加速的方式沿着x轴34相对于显示屏31即时移动。相应地，用户可以使用第二种模式来进行指针图像的不太精确、相对大的移动。当用于相对大的显示屏31时，通过正确地使用第一种模式和第二种模式，可以提高用户的效率。
指针图像35经过的距离可以取决于输入设备40角度旋转的量，并且可以控制指针图像35经过的距离来符合用户的偏好。例如，一些用户可能希望如30度的角度旋转带来指针图像35相对小的移动，也许是显示屏31的宽度的百分之十。其他用户可能希望更少的角位移，如10度，带来指针图像35相对大的移动，也许是显示屏31的宽度的百分之五十。相应地，相对小的角位移会与指针图像35更大的移动距离相关。指针图像35移动的量可以在与输入设备40连接使用的软件中预先设置。替换地，可以允许用户通过改变和输入设备40的驱动程序软件关联的各种设置来改变指针图像35移动的量。相应地，用户可以对指针图像35响应输入设备40的角位移所经过的距离有最终的控制。
例如，输入设备40的角位移和指针图像35移动的量之间的关联可以是绝对参考或比例参考。引用图6，对绝对参考的概念进行说明。总的来说，绝对参考关联输入设备40的角位移的特定度数(由角β表示)和指针图像35的移动的特定量(由距离b表示)，后者独立于显示屏31的尺寸。相应地，旋转输入设备使其角位移为角β绝对地对应于指针图像35移动距离b，而不管显示屏31的最终宽度。作为例子，用户可以配置输入设备40或与其关联的软件以使得输入设备40旋转40度对应于指针图像35移动40象素。输入设备驱动程序限制指针图像35的移动以使得指针图像不超出显示屏31的侧边。
引用图7，对比例参考的概念进行说明。总的来说，比例参考使用下述量之间的关系(i)指针图像35和显示屏31的边缘之间的距离(由距离a表示)；(ii)指针图像35的移动量(由距离b表示)；(iii)移动的有效的角度，它可以被设置或修改为输入设备40旋转指向显示屏31的边缘时的视角(由角α表示)；及(iv)输入设备40的实际角位移(由角β表示)。相应地，指针图像31的移动可以由下面的公式确定β/α＝b/a。因此，在操作上，指针图像35的移动量和从指针图像35到显示屏31的边缘的可用移动距离相关。因此，指针图像35在显示屏31上移动的距离b根据下面的公式确定b＝βa/α。因此，如果将输入设备40的预定角距离移动设置为80度，且用户按下滚轮46同时在角度上将输入设备40移动40度，指针图像35将被控制移动从其当前位置(以实线表示)到显示屏31侧边的距离的50％以到达后一个位置(以虚线表示)。可以设置指针图像35以加速模式移动从而快度地到达第二个位置。替换地，可以设置指针图像35立即从当前位置移动到后一个位置。
在图8中展示根据典型实施例展示追踪部件50的操作的流程图。微处理器55通常用于控制追踪部件50的各组件的操作，且微处理器55发送表示输入设备40的移动的信号到计算设备20。首先，微处理器55控制光发射器51发射光(步骤61)。然后光逸出光圈52，在支持表面11的目标区域56上进行反射，并重新进入外壳41。然后微处理器55控制光检测器54检测反射或散射的光，从而构成表示支持表面11特性的图像，并将其作为参考图像存储(步骤62)。在预定的时间段之后，光检测器54再次检测反射光来构成表示支持表面11的特性的另一个图像，并将其作为当前图像存储(步骤64)。然后微处理器55确定在发射光和检测光时，在第一种模式和第二种模式之间进行切换的传动器是否被按下(步骤64)。如果传动器微未被按下，那么微处理器55比较当前图像和参考图像来确定发生的平动位移的方向和程度(步骤65a)。基于比较，微处理器55发送信号到计算设备20，计算设备20中继与输入设备40的平动位移的方向和程度相关的平动位移数据(步骤66a)。然后当前图像被设置为参考图像并存储(步骤67)。然后开始于步骤63无限地重复上述处理。相应地，取得第一个图像；取得第二个图像并和第一个图像比较；重复处理，以使得取得第三个图像并和第二个图像比较；且再次重复处理，以使得取得第四个图像并和第三个图像比较。
当用户希望以第二种模式使用输入设备时，微处理器55将检测传动器的按下(步骤64)。然后微处理器比较当前图像和参考图像来确定所发生的角位移的度数(步骤65b)。基于比较，微处理器55发送信号到计算设备20，计算设备20中继与输入设备40的角位移的度数相关的角位移数据(步骤66b)。然后开始于步骤63无限地重复上述处理。相应地，取得第一个图像；取得第二个图像并和第一个图像比较；重复处理，以使得取得第三个图像并和第二个图像比较；且再次重复处理，以使得取得第四个图像并和第三个图像比较。
如上所述，微处理器比较支持表面11的目标区域56的图像来确定平动位移的方向和程度或角位移的方向和度数。引用图9A，对支持表面11的比较图像70进行说明。比较图像70包括对象71，对象71可以为纹理、印象、图像，或支持表面11上的其他可视队列。虚线表示的对象71表示对象71的第一个位置，而实线表示的对象71表示对象71的第二个位置。微处理器55通过测量第一个位置和第二个位置之间的x位移和y位移来比较对象71的移动。以此方式，微处理器55可以确定平动位移的方向和程度，并发送对应的信号到计算设备20。
引用图9B，对支持表面11上的另一个比较图像70’进行说明。比较图像70’包括对象71’，对象71’也可以为纹理、印象、图像，或支持表面11上的其他可视队列。虚线表示的对象71’表示对象71’的第一个位置，而实线表示的对象71’表示对象71’的第二个位置。微处理器55通过测量第一个位置和第二个位置之间的角位移 来比较对象71’的移动。以此方式，微处理器55可以确定角位移的方向和度数，并发送对应的信号到计算设备20。例如，这样的平动位移和角位移比较可以通过比较参考图像的小区域和整个当前图像来执行以确定小区域的平动位移或角位移。
在很多情况下，输入设备40的实际移动将包括平动位移和旋转位移两者。然后需要微处理器55或输入设备驱动程序独立于平动位移的程度确定旋转位移的度数。常规的光学追踪系统使用两维光检测器阵列内的单个子阵列，且常规的光追踪系统将使用单个子阵列来确定平动位移的程度。虽然阵列的单个部分可以被用来确定旋转位移，也可以使用两维光检测器阵列内以通常的三角模式安排的三个子阵列。然后可以用通常的三角模式的任何一边的移动计算出相对的旋转位移和旋转位移的方向，产生旋转位移独立于平动位移的效果。
上述的说明总地描述了本发明的一个实施例。然而，熟悉技术的人应理解，基于上述的一般概念可以引入多种变体而不偏离本发明的精神。如上所述，输入设备40可以用于相对于显示屏31移动指针图像35(如光标的图像或其他图像)。输入设备40也可以用于，例如相对于显示屏31移动数据文件的可视内容。数据文件呈现在显示屏31上的可视内容可以有超过显示屏31的可视边界的尺寸。为处理此情况，用户可以使用虚拟滚动球或滚轮相对于显示屏31重定位数据文件的可视内容，从而允许用户查看数据文件未呈现的部分。如在此所用，滚动指图像32在特殊方向相对于显示屏31的平移。例如，向下滚动通常指数据文件的可视内容相对于显示屏31的移动产生在数据文件的可视内容中向下移动的效果。类似地，向上滚动、向左滚动和向右滚动通常指数据文件可视内容相对于显示屏31的移动各自产生数据文件的可视内容向上、向左和向右移动的效果。
一些数据文件有意义的部分不能同时被呈现在显示屏31上。例如，可以这样显示有多个页的文本文档使得实际上只有一个页的部分可视。为了查看文本文档的其他部分，用户可以旋转滚轮46。然而，取决于文本文档的尺寸，需要相对多的移动量来滚动到所需的位置。根据本发明，用户可以按下滚轮46并旋转输入设备40以使图像以加速方式滚动。相应地，可以配置和输入设备40关联的驱动程序软件使图像32在接收指示输入设备40相对于支持表面11的角位移的信号时滚动。
图像响应输入设备40的角位移而滚动的方向可以取决于输入设备40角位移的方向。例如，输入设备40顺时针的角位移可以使图像向上滚动，或沿y轴33的正方向滚动，而输入设备40反时针的旋转可以使图像向下滚动，或沿y轴33的负方向滚动。类似地，输入设备40的旋转可以导致沿x轴34或x轴34和y轴33之间的任何对角线方向的滚动。
可以对输入设备40进行多种改动。例如，追踪部件50的光传感系统可以由基于陀螺、磁、电容或电位的追踪系统替代。如上所揭示的，输入设备40的角位移导致指针图像35的即时移动或图像32的即时滚动。在进一步的实施例中，输入设备40的角位移可以包括指针图像35或图像32的平移。如在此所用，平移是图像自动和/或连续的滚动，它通常响应单个命令或输入。虽然平移没有即时移动或即时滚动的速度，平移的好处是不需要多次单独移动输入设备40来使指针图像35或图像32移动所需的距离。
前面引用各种实施例在附图中对本发明进行了揭示。然而，说明书的目的是提供与本发明相关的各种特性和概念的例子，而非限制本发明的范围。熟悉技术的人应理解，可以对上述实施例作出大量的变体和修改而不偏离本发明的范围，本发明的范围由后附的权利要求定义。
权利要求
1.一种用于相对于支持表面移动的输入设备，其特征在于，所述输入设备包括构成所述输入设备外表的至少部分的外壳，所述外壳有用于在支持表面上支持所述输入设备的支持部分；至少部分位于外壳内的传感器系统，输入设备和支持表面接触时，所述传感器系统工作在平动模式来检测输入设备相对于支持表面的平动位移，且输入设备和支持表面接触时，所述传感器系统工作在角度模式来检测输入设备相对于支持表面的角位移；及选择性地在平动模式和角度模式之间转换传感器系统的操作的传动器。
2.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述传感器系统为包含光发射器和光检测器的光学传感器系统。
3.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述输入设备为计算机鼠标。
4.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于，进一步包括至少部分位于外壳之内并在操作上连接到所述传感器系统的处理器。
5.如权利要求4所述的输入设备，其特征在于，所述处理器配置为发送对应于图像的平移的第一个信号来响应输入设备相对于支持表面的平动位移，且所述处理器配置为发送也对应于图像的线性移动的第二个信号来响应输入设备相对于支持表面的角位移。
6.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述传动器为延伸出外壳的可按下的开关。
7.如权利要求6所述的输入设备，其特征在于，进一步包括位于外壳上的主键和次级键，所述传动器定位在主键和次级键之间。
8.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述传动器为滚轮。
9.一种用于相对于支持表面移动的输入设备，其特征在于，所述输入设备包括构成所述输入设备外表的至少部分的外壳，所述外壳有用于在支持表面上支持所述输入设备的支持部分；至少部分位于外壳之内的光学传感器系统，所述光学传感器系统检测输入设备相对于支持表面的平动位移和角位移两者；及至少部分位于外壳之内并在操作上连接到所述光学传感器系统的控制器，所述控制器配置为发送对应于图像的平移的第一个信号来响应输入设备相对于支持表面的平动位移，且所述控制器配置为发送也对应于图像的线性移动的第二个信号来响应输入设备相对于支持表面的角位移。
10.如权利要求9所述的输入设备，其特征在于，所述光学传感器系统包括光发射器和光检测器。
11.如权利要求9所述的输入设备，其特征在于，所述光学传感器系统工作在平动模式来检测输入设备相对于支持表面的平动位移，且所述光学传感器系统工作在角度模式来检测输入设备相对于支持表面的角位移。
12.如权利要求11所述的输入设备，其特征在于，进一步包括选择性地在平动模式和角度模式之间转换所述传感器系统的操作的传动器。
13.如权利要求12所述的输入设备，其特征在于，所述传动器为延伸出外壳的可按下的开关。
14.如权利要求12所述的输入设备，其特征在于，进一步包括位于外壳上的主键和次级键，所述传动器定位在主键和次级键之间。
15.如权利要求12所述的输入设备，其特征在于，所述传动器为滚轮。
16.如权利要求9所述的输入设备，其特征在于，所述输入设备为计算机鼠标。
17.一种相对于显示屏移动图像的方法，其特征在于，所述方法包括步骤检测输入设备相对于支持表面的平动位移，所述输入设备放置在所述支持表面上；基于检测到的平动位移发送第一个信号到计算设备；检测输入设备相对于支持表面的角位移，所述输入设备放置在所述支持表面上；及基于检测到的角位移发送第二个信号到计算设备。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述检测平动位移的步骤包括光学地检测平动位移，且所述检测角位移的步骤包括光学地检测角位移。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述发送第一个信号的步骤包括使用处理器来处理检测到的平动位移并发送第一个信号，且所述发送第二个信号的步骤包括使用处理器来处理检测到的角位移并发送第二个信号。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述发送第一个信号的步骤控制计算设备在显示屏上连续地平移图像。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述发送第二个信号的步骤控制计算设备以加速的方式在显示屏上平移图像。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述发送第一个信号和发送第二个信号的步骤控制计算设备在显示屏上水平地平移图像。
23.一种相对于显示屏移动图像的方法，其特征在于，所述方法包括步骤用光学传感器系统获取支持表面的第一个图像；用所述光学传感器系统获取所述支持表面的第二个图像；比较所述第一个图像和所述第二个图像来检测第二个图像相对于第一个图像的角位移；及控制图像的平移来响应第二个图像相对于第一个图像的角位移。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述获取第一个图像和获取第二个图像的步骤包括用光学传感器系统的光发射器和光检测器光学地检测支持表面。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括使用处理器发送所述信号的步骤。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述控制平移的步骤包括控制计算设备在显示屏上以加速的方式平移图像。
27.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述控制平移的步骤包括控制计算设备在显示屏上水平地平移图像。
28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述控制平移的步骤包括用和角位移的度数直接相关的量来平移图像。
29.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述控制平移的步骤包括用和从图像到显示屏的边缘的距离成比例量来平移图像。
全文摘要
揭示一种如鼠标这样包含一个或多个用于检测输入设备相对于支持表面的平动位移和角位移的传感器系统的计算机输入设备。所述输入设备发送信号到计算设备以响应检测到平动位移和角位移，且所述计算设备在显示屏上以线性方式移动图像来响应所述信号。例如，输入设备内的传感器系统可以为光学传感器系统。
文档编号G06F3/03GK1540491SQ200410032219
公开日2004年10月27日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年4月25日
发明者Y·孔, Y 孔 申请人:微软公司