专利名称：在图形用户界面中增强的程序访问的制作方法
技术领域：
本发明总的来说与带有指示设备的计算机显示器控制有关，更具体地说与在图形用户界面中增强了的指示设备功能有关。
正如千百万1BM公司的PC-AT、PS/1和PS/2个人计算机及其他类似机器的用户所感受到的，交互式的计算机系统操作环境的特征就是操作越来越简单方便。在这些计算机的操作变得越来越简单方便的过程中，图形用户界面(GUI)作出了重大的贡献。GUI使得计算机的操作变得更直观且能提高用户的效率。
例如，GUI系统允许用户通过使用连在计算机上的显示器鼠标或轨迹球之类的GUI指示设备移动计算机系统显示器的光标。通过在桌面上移动鼠标或在轨迹球托台中转动轨迹球产生控制输入，根据控制输入的功能，光标在相同的方向上移动。因而，指示设备的控制输入与光标响应之间的关系很直观。许多GUI系统允许多个程序同时在计算机显示器上以窗口的形式显示出来。为了激活或重新进入一个程序，普遍来说用户必须将光标移动到所期望的程序的窗口之中并点按鼠标或轨迹球设备的按钮。这样，为了激活或重新进入某个程序所需要的击键动作就不再必要或者至少是大为减少了，这就使得计算机的使用变得更为简单和方便。将光标指向所期望的实体是高度直观的，因而学会如何操作计算机也就同样变得更为简单和方便。
在光标控制方面正在迅速取得更多的进展。例如，IBM公司在其一种称为“ThinkPad 750”的笔记本大小的便携机中引入了一种光标控制特点，ThinkPad 750提供了一种称为TrackPoint Ⅱ的控制驱动器，它是一种很小且较硬的“游戏杆”类型的驱动器，安置在其传统的计算机键盘的中央附近。该TrackPoint Ⅱ控制驱动器大体上处于键盘中央，也就是打字员两只手的回归位置之间，而且非常短小，不至于影响正常的键盘打字操作，计算机用户可以通过对这个控制驱动器侧向用力来移动计算机显示器上的光标，而不必使用显示器鼠标。对于那些膝上或笔记本之类的便携机来说特别需要这种特点，其原因是若要在这些计算机上连上鼠标或轨迹球来控制光标的移动会有困难或不便。
该TrackPoint Ⅱ控制器作为计算机键盘的有效部件，通过给键盘上的一个单个控制增加光标功能提高了效率。传统的计算机键盘提供的是一组相互独立的光标控制键，当击按这些键时，光标就会在显示器上沿着单一的上下左右的轴向不连续地移动，而TrackPoint Ⅱ控制器则提供了一个单一的综合控制驱动器，当它受到向左右上下的按压时能够将侧向压力转变成光标在显示器上相应的连续且可变的移动。虽然TrackPoint Ⅱ控制器带来了计算机GUI系统操作的简便性和方便性，但是使其更简便、效率更高仍将是很有利的。
所以，为了维持指示设备对显示器光标的控制和GUI的直观操作，用于GUI的指示设备需要增加额外的功能。这些增强的功能将允许执行额外的控制功能(例如访问程序)，而不必增加控制驱动器的数目。本发明满足了这样的需求。
根据本发明，一种用于控制计算机显示设备上图形用户界面的光标的指示系统包含一个单一的控制驱动器，该控制驱动器以通常的方式控制光标在显示器设备上的移动，并检测所施加的压力是否处于某些预定的力度和方向范围内，即是否符合某些改变显示的击压模式。如果所施压的压力本质上符合预定的击压模式，那么系统将通过起动第一显示动作而不是移动显示器光标来响应该压力。用于起动第一显示动作的压力模式最好由时间短且力度小的压力构成，例如在光标控制驱动器上轻轻一击。例如，该压力模式可以是一中锯齿形的脉冲，具有快速上升的前沿和缓慢下降的后沿。第一显示动作可以由许多频繁执行的计算机动作构成。例如，该第一显示器动作可以包括当出现显示器命令时将光标移动到前一窗口中相应的光标位置上。各个显示器窗口的光标位置在活动窗口发生改变时最好予以保存。这样，当向光标控制驱动器施加平稳的压力时，该光标控制驱动器将控制显示器光标快速移动。而如果以某些可辨识的压力模式或在规定的时间间隔内轻推或轻击该驱动器，该光标控制驱动器将在图形用户界面中执行各种不同的功能。
根据本发明一个方面，该控制驱动器能够检测沿着三个轴向的压力，这三个轴包括X轴、Y轴和Z轴，在例如TrackPoint Ⅱ杆式控制器的控制驱动器实例中，X轴和Y轴分别定义为键盘平面内的横向和纵向，而Z轴则定义为指向键盘平面且与该平面垂直的方向。对于可由该光标控制驱动器检测的各个轴向压力，都会使系统执行相应的系统功能或显示器动作。对于那些不是基本上沿着三个轴向的非轴向压力，可以予以忽略，以防止在无意中触碰了控制驱动器时引发不期望的动作。
本发明另一方面是使用多轴控制驱动器和循环队列来选择光标上下文。该循环队列最好是一种由包含显示器窗口和相应的光标位置的光标上下文构成的队列。光标上下文进入该队列可以是自动的，也可以是对用户指示的响应。这样，通过按压控制驱动器就可以循环移动光标上下文队列。例如，作为对施加在该驱动器上的左右(横向)上下(纵向)按压的响应，第二显示动作可以是相应地前后移动由各显示窗口和光标位置构成的循环队列，而第三显示动作可以是在施加了下压(向内)压力时，通过在诸显示窗口中切换获得对根窗口的访问。
本发明的其它特征和优点可以通过以下对一个最佳实施例的描述获得清晰的了解，这些描述以举例的方式说明了本发明的原理。
图1表示根据本发明构造的一个计算机系统。
图2是图1所示的计算机系统的光标控制细节的框图。
图3是一张曲线图，其中反映了图2所示的显示控制器用来响应控制驱动器压力的一种按压模式的波形。
图4是图2所示的显示控制器用来响应控制驱动器压力的压力与时间传输的函数曲线。
图5是图2所示的显示控制器用于控制光标移动的传输函数曲线。
图6、7和8代表显示器，它们说明了图1所示系统所提供的程序访问功能。
图9和10代表显示器，它们说明了图1所示系统所提供的更多的程序访问功能。
图11是一张流程图，它说明了图2所示的显示控制器在响应控制驱动器压力时所执行的处理步骤。
图12、13和14是图2所示的显示控制器所执行的其它处理步骤的流程图。
图1表示根据本发明构造的计算机系统10。该计算机系统含有主机处理器12，处理器12从相连的键盘14接收控制输入并在与主处理器相连的显示器设备18的显示屏16上显示系统响应。显示屏上显示的光标20可用来指定系统任务以及改变显示等等，计算机系统10含有两个光标控制驱动器杠式显示控制设备22和可选的鼠标显示控制设备24。通过使用这些光标控制驱动器将显示屏16上的光标20移动到某个任务图标之上，再按击鼠标按纽25或键盘本位键(Keyboard hand rest)26，可以产生起动任务或改变显示的显示器命令。根据本发明，系统10的光标驱动器也可以在不必移动光标和按击按纽25的情况下用来起动改变显示等。简单而有方向地轻击或轻推两种控制驱动器之一就能自动引起改变显示或起动系统任务，从而提供了增强的功能。用户可以同时选用两种控制驱动器，或者更典型地，只选用杠式控制器22，就能获得这一增强的功能。总之，当光标控制驱动器22(24)受到平稳的压力时就控制显示器光标20的移动，而当它们受到快速轻击时则执行不同的功能，这样在不必增加控制驱动器数目或驱动器操作数目的情况下就能增加显示功能的数量。
键盘14的杠式控制器22包括一个坚韧并且通常较为细长的棒状物，有时也称其为游戏杆，它从键盘的中央、打字员两手本位位置之间的位置伸出，而且足够低矮不会影响正常的键盘打字。例如，杆式控制设备可以由IBM公司的TrackPoint Ⅱ控制设备构成，它目前是该类设备中较为先进的一种，在转让给IBM公司的题为“Controller for Improved Compnter Pointing Devices”并且于1990年11月20日提交的共同未决美国专利申请中描述了这种设备。
系统10的操作将根据施加在杆式控制器22上的动作予以描述。然而，需要明确的是，类似结构和系统响应也可以与鼠标24一起应用。
对杆式控制设备22侧向用力可以直观地控制光标20在显示屏16上四处移动。如图1所示，当所施加的压力指向键盘14的左边或右边时，将使得光标在显示器上相应地向左或向右移动。同样，如图1所示，当所施加的压力指向键盘的顶部或底部时，将使得光标分别向显示器的顶部或底部移动。
杆式控制设备22含有压力传感器阵列28，它检测所施加的压力的方向和大小并将其转变成用于移动光标的电信号。一个或多个有关的开关，例如鼠标24的按纽25或键盘14上的本位键26或“回车”键(未画出)，传统上可用来选择光标目标化的显示屏。控制驱动器(例如这里为该最佳实施例所描述的TrackPoint Ⅱ型的设备)的增强功能原理上可以扩展到鼠标或外部游戏杆控制设备上。主机处理器12可以由诸如IBM公司“PS/2”或“ThinkPad 750”之类的个人计算机处理单元等构成。显示器设备18由传统的视频显示终端或平板式显示器构成。
图2更为详细地表示了计算机系统10。为简单起见，其中未画键盘14，图2表明主机处理器12包括一个中央处理单元(CPU)32，CPU32与显示控制器34通信从而控制显示在显示设备18的显示屏16上的图象。杆式控制器22和鼠标24分别经由杆式控制器和鼠标接口36和38与显示控制器及CPU相连。图2同时还表明主机处理器12包含存储器40，存储器40的一部分用于保存光标上下文队列42。正如以下进一步的讨论所述，光标上下文队列所保存的是显示窗口标识符和各显示窗口的光标位置。按压模式辨识器44用于辨识施压于杆式控制器22和鼠标24之上的压力是否与某预定的按压模式匹配，若匹配则构成了引发预定显示功能的有向按压。
在运行中，杆式压力传感器28检测施加在杆式控制器22之上的压力，并向杆接口36提供所施加的控制压力的大小和方向。显示控制器34接受此信息并将其提供给按压模式辨识器44。按压模式辨识器最好包括一个控制驱动器缓冲区46和计时器48，以便将由传感器信号代表的所施加的控制驱动器压力的时间间隔与预定的按压模式进行对比。例如，按压模式辨识器能够确定在几分之一秒的时间内施加在杆式控制器22上的压力波形是否具有锯齿形模式，也即是否具有快速上升的前沿和缓慢下降的后沿。这样，控制驱动器缓冲区46不断拾取所施加压力的传感器信号，而按压模式辨识器44则对缓冲区内容进行关联处理，以评测所施加压力是按压、还是无意中无方向的触碰，或者是连接的光标控制输入的开始。
图3说明了按压模式波形50，它表示时间(横轴)和控制驱动器压力(纵轴)的之间的函数关系。可由按压模式辨识器44用来确定何时更新显示。该曲线表明所施加的压力开始于时刻t0并维持一个时段t1，并且含有一个相对较快的上升前沿52并到达峰值压力ft，以及一个相对较慢的下降后沿54。如果控制驱动器缓冲区46的内容相对于预定的按压模式波形的相关系数足够大，那么显示控制器就将执行相应的显示更新动作或系统功能。而若施加于驱动器22之上的压力相对于按压模式波形50的相关性不够高，就将被认为是别的控制输入或者认为是无意无方向的按压而不会引起显示变化。本领域的一般技术人员将能认识到，该按压模式波形及其与缓冲区内容的关联可按不同应用和取舍进行相应的裁剪。
按压模式辨识器44可以使用更为简单的按压模式关联参数，而不必将所施压力与预定波形进行比较。特别地，按压模式辨识器可以利用定时器48简单地确定所施压力维持的时间长度，并将该信息提供给显示控制器34，控制器34将根据所施压力的大小和时间长度确定是否有必要改变显示。如果控制驱动器传感器28新指示的压力大小属于预定的范围，而且计时器48表明该压力在控制驱动器上维持了一段预定的时间后消失，那么显示控制器34将如下述那样更新显示，只要施加在控制驱动器上的压力超过了预定的短的时间间隔，它就可能是持续的压力，显示控制器从而将根据所施加的压力移动显示屏16上的光标，而不是更新显示。
图4给出了用于显示更新的最简单的临时模式标准曲线，它表示时间(横轴)和控制驱动器压力(纵轴)之间函数关系。图中阴影部分表明导致显示更新动作的控制驱动器压力维持时间和幅度。这就是，维持时间若小于预定时间间隔t1而且传感器信号幅度小于ft施加在驱动器22上的压力就将引起下述显示更新动作。本领域的一般技术人员将能想到有关该问题的其他选择。例如，可以在压力维持时间小于t1，而不管压力幅度大小如何的条件下，就执行显示更新动作。另外，图4所示的t1时间间隔可以与图3所示的按压模式波形中的时间间隔tt有所不同。
在该最佳实施例中，显示控制器34要求图3和图4所示的按压模式标准之前有一个无压力的短时间间隔，即一段空白时间间隔。这样，活动的光标移动的改变就不至于解释成更新显示器的轻击动作。例如，可以避免将光标移动方向的变化解释成更新显示的轻击。该空白时间间隔最好选取为相对较短的时间间隔，大致上等于按压模式显示更新时间间隔。定时器44为确定显示更新按压提供了方便的方法。
这样，按压模式辨识器44的定时器48只用于起动显示更新的短时间间隔控制驱动器压力而不是引起光标移动的其它压力。这就需要将旨在更新显示而对显示控制驱动器22的短时间间隔按压和旨在起动光标移动的连续压力区分开来。显示控制器34通过从计时器48中检测所施压力的维持时间来检测短时间间隔按压。较为可取地，只有向控制驱动器施加力量相对较少，维持时间较短的压力才能引发显示更新。这样，施加于控制驱动器之上时间间隔大于预定时间间隔的压力将引起光标移动，而时间间隔小于预定时间间隔的压力将导致屏幕更新。然而，其他各种响应也可以按这里的描述进行选择，修改或加入。
光标20在显示屏上移动的速度例如可以与施加在控制驱动器上的压力的幅度及其维持时间有关。光标20可以根据施加在控制驱动器中的一个之上的压力进行控制，这种控制方法在已转让给IBM公司并已于1993年1月20日提交的名称为“Tactile Feedback Mechanism of Cursor Control”的Selker等人的共同未决专利申请中有述。
在计算机系统10的最佳实施例中，支持图形用户界面，而且显示设备18显示传统的窗口操作环境，在显示屏16上可同时显示多个窗口。那么本领域的一般技术人员都知道，每个窗口都代表着一个“打开的”程序或一个“打开的”系统操作。所以当光标20指向某个窗口且鼠标或本位键25被击按或“回车”键被击按时就能访问相应的程序或系统操作。在显示屏上可以同时打开并显示多个窗口构成桌面显示(desktop dispbay)，窗口之间可能相互交叠，某些窗口可能都分不可见。通常这些交叠窗口中只有处于窗口栈最顶部的那个窗口被指定为“活动”窗口。
因响应按压模式压力或显示更新按压而起动的显示更新操作可包括许多动作。例如，计算机系统10可以在显示屏上显示本领域的一般技术人员所熟知的系统操作窗口，其他对显示更新按压的响应可以包括由称为PF键的可编程键执行的功能或者用户定义功能。如果控制驱动器的压力传感器能够确定控制驱动器压力沿各个轴向的分量，那么沿不同轴向的按压模式压力可以与不同的显示更新操作联系起来，例如，如果控制驱动器包括从键盘14中伸出的控制杆22，而且与其相连的传感器28能够检测压力沿X轴、Y轴和Z轴的分量，那么可以将不同的显示更新操作分别与三个轴联系。
根据系统10的一个方面，显示控制器34利用循环光标上下文队列42来追踪显示屏16上打开的窗口和各窗口中最后的光标位置。光标上下文不仅包括窗口状态或者正在显示的窗口，还包括窗口中的光标位置。当窗口被打开或成为活动窗口时，光标上下文队列可用来保存窗口状态标识和光标位置列表，或者当窗口被置示显示器上其它窗口之上时，使用光标上下文队列来保存窗口和光标位置列表，或者同时维护两个队列用来同时维护两组信息。对于那些本领域的一般技术人员来说，很容易想到其他用来追踪显示器上打开的窗口和活动窗口的技术。控制驱动器所执行的功能可用来有选择地在已定义的各光标上下文队列中循环移动。不管显示控制器34所维护的是几个队列，都有一个窗口标识符被指定为活动窗口，而且在显示器上占有最顶部的位置。
在本最佳实施例中，光标上下文队列42包括一个自动队列和一个用户定义队列。自动队列将在系统用户发出窗口显示命令时自动填入窗口标识符和相应的光标位置，而用户定义队列则在响应用户发出的队列控制命令时填入窗口标识符和相应的光标位置。当用户将光标移向一个窗口或窗口中的命令图标，并通过按击鼠标或本位键25或“回车”键进行选择时，就会产生窗口显示命令。而用户队列控制命令则包括按压预定功能键或一系列的键盘键。
特别地，当用户发出窗口显示命令时，系统10将自动地将命令发出时的窗口状态，其中包括窗口中显示的任何下拉菜单或其他命令的显示结束，与光标在窗口中所处的位置一起存入光标上下文队列42的自动队列中。当用户发出窗口显时命令时，自动队列最终将会填入内容，而且队列的变化将依据先进先出的原则。这就是，新的窗口显示命令所产生的新的光标上下文项将替代自动队列中旧光标上下文项。那么本领域的一般技术人员将会认识到，必须将那些因为指向菜单项并按“回车”键而激发。并且将产生自动光标上下文队列项的窗口显示命令必须与那些按压按键时不会与窗口显示命令发生联系、并且不会产生光标上下文队列项的按键动作区分开来。
这样，当用户发出窗口显示控制命令，从一个程序移动到另一个程序，从而从一个活动窗口移动到另一个活动窗口，指定、拉下菜单或使用窗口的其他特点的时候，含有窗口显示命令发出时的窗口标识符、窗口状态以及光标位置的光标上下文将会放入光标上下文队列42中的下一个可用位置。用户可以通过沿着某个控制轴(例如X轴)重复按击控制驱动器，经历光标上下文队列的全部的自动队列项。例如，向左按击控制杆可以向后经历自动队列而向右按击控制杆时则可以向前经历自动队列。
正如前面所指出的，当用户发出预定的队列控制命令(例如按击键盘上的功能键)时，将会有光标上下文加入用户定义队列。用户可以通过这种方式在执行了某些其他动作之后指定想要返回的特定程序或窗口。在本最佳实施例中，用户可以通过沿着某一控制轴(例如Y轴)重复按击控制驱动器来经历光标上下文队列42中的用户定义队列项。当用户产生新的队列项时，新定义的光标上下文将替代队列中旧的光标上下文。这样，用户可以通过沿着Y轴重复按击控制杆22回到先前窗口并在原光标位置下继续工作。例如，向上按击控制杆可以向后经历用户定义队列，而向下按击控制杆则可以向前经历该队列。
也可以提供其他类型的光标上下文队列。例如，如果光标上下文队列42按屏幕位置次序(例如交叠窗口的层次次序)排列窗口，那么与图3和图4相符合，按压模式压力，并且其施加方向沿着X轴的压力可用来将处在窗口队列其他位置的窗口移动到队列顶部，从而使得该相关窗口作为新的活动最顶层窗口显示出来，并恢复其先前光标位置。如果光标上下文队列同时还按窗口的打开次序排列窗口，那么沿着Y轴所施加的按压模式压力可用来将处于时间队列中不同窗口移动到队列顶部，从而使得该相关窗口作为新的活动窗口显示出来，并恢复其先前光标位置。沿着Z轴施加的按压模式压力可用于其他动作。由于本领域的一般技术人员所知的实际的原因，Z轴压力的测量只能响应向内(下压)压力，所以沿着Z轴施加的按压模式压力最适合用于切换功能，例如对预定的、也可以是用户定义的窗口或其他显示更新操作进行选择。
图5给出了光标速度与控制驱动器压力的函数关系。图5表明，小于预定义压力f1的压力将不会引起光标移动。若控制驱动器压力大于f1而小于f2，那么光标将以相对较低的速度移动因而便于放置光标。相应于幅度处于f2和f3之间的控制驱动器压力，光标则以第二速度v2移动。若控制驱动器压力大于f3而小于f4，光标移动速度则线性增长至速度v3。由于速度v3大致是人眼所能跟踪的极限速度，因而在f4到f5的相对较大的范围内光标移动速度维持在v3不变，以便用户在按压驱动器时不至在显示屏上丢失光标。最后，大于f5的控制驱动器压力将使光标移动速度急剧上升，这将允许用户几乎可在瞬间将光标移过屏幕。需要指出的是，图5所示的用于光标移动的压力值f1可以与图4所示的用于显示更新动作的压力值f1有所不同。
图6、7和8显示了根据它们在光标上下文队列42中的相对位置而交叠的多个窗口，同时也说明了一系列沿着某轴施加的按压模式压力所引起的显示屏变化。在本最佳实施例中，沿着X轴施加的压力可用来从光标上下文队列42的自动队列中选取光标上下文，沿X轴方向向右(或向左)的力将激活队列中的下一个窗口(或上一个窗口)并恢复该窗口中的相应光标位置。作为另一种选择，沿着X轴施加的压力也可以用于从包含交叠压栈的显示窗口中选择窗口，沿X轴方向施加的向右(或向左)的压力将激活顶部显示窗口的右邻(或左邻)窗口，并且该新定义的最顶部窗口立即变为活动窗口，而且根据光标上下文队列42中的信息将其光标位置设置成光标先前在窗口中的位置。
图6给出了一个含有四个相互交叠的显示窗口的显示屏，其中四个显示窗口102、104、106和108是以本领域的一般技术人员所熟悉的方式显示的，它们构成了窗口102为栈顶的窗口栈。图7显示的是在向右施加了符合显示更新操作按压模式的压力之后同样的四个窗口。在图7中，窗口104替代图4中先前的最顶层窗口102而成为新的最顶层窗口。这个新的最顶层窗口对应于下一层显示而且具有从光标上下文队列中获取的相应的光标位置。图8所显示的是另一次向右的显示更新操作按压产生的显示结果。这个过程具有循环或“绕回”的特点，对于图8的显示，若再发出两次向右的显示更新操作按压，将会恢复图6的显示，这是因为这里的光标上下文队列只含有所示的四个光标上下文。那么本领域的一般技术人员将能想到，也可以通过两次向左的显示更新操作按压来完成上述的显示恢复过程，而不必使用循环回绕特点。在各情形中，显示器的最顶层窗口都被指定为活动窗口。
如前所述，基本上沿着各轴向的显示更新操作按压可以控制不同的显示更新操作。例如，沿着控制驱动器Y轴的显示更新按压可用来从光标上下文队列42的用户定义队列中选取显示窗口。另一种选择是，将Y轴按压用于从含有按打开时间排列的显示和光标位置信息的队列中选取不同的窗口显示。虽然GUT可以缺省地创造符合一定的时间和空间上的窗口对应关系的显示，但是诸如缩放或拖曳窗口的用户动作将改变这种对应关系。将Y轴按压用于时间队列将能提供更大的使用便利。
另一种选择是，沿着X轴的显示更新按压用来在交叠窗口栈中循环移动窗口，使得顶层窗口移动到底部而原顶部的第二个窗口移动到顶部。沿着Y轴的显示更新按压可用来将栈底部的窗口移动到顶部，而先前的顶部显示窗口相应下移一个窗口位置。
在另一个实施例中，杆式控制设备22可以检测沿着Z轴的运动。最好该杆式控制器检测沿着Z方向的压力。亦即，只通过检测沿轴向按(下压)杆式控制器的显示更新按压来反映状态变化，而不登记和，辩认沿轴向的拉力。例如，显示控制器34可以通过打开一预定义根窗口(例如主窗口或程序管理器窗口)或用户定义窗口来响应Z轴压力。
图9和10显示了对应于Z轴压力的如前所述的显示变化。图9显示了四个相互交叠并且部分不可见的窗口102、104、106和108。图10说明了显示处理器34在响应Z轴显示更新压力时在正在显示的诸窗口顶部显示一个根窗口110。本领域的一般技术人员知道，该根窗口可以由主窗口或程序管理器窗口构成。
图11是一个流程图，它说明了图1所示的计算机系统的处理步骤。在图11中，该处理过程开始于标号为202的开始框。下一个流程图框204表明对控制驱动器取样。图11表明控制驱动器能够检测含有沿X轴、Y轴和Z轴方向分量的合力。在决定框206，按压模式辩识器将检测所施压力是否属于按压模式显示更新压力。若所施压力不属于显示更新压力，那么将由标号为208的流程图框执行正常的光标控制处理，其后处理返回到取样框204。
若所施压力具有可辨识的显示更新按压模式，例如图3所示的锯齿波形或图4所示的短时间间隔小力度标准，那么将由标号为210的选择框对该压力进行检查，以确定本次按压是否沿着X轴向，若是的话，则将开始对X轴压力的处理，该处理如标号为212的流程图框所示其后处理返回到标号为204的取样框。若该压力不是沿着X轴向，则转向选择框214执行Y轴压力检查。若该压力是沿着Y轴方向，则转到标号为216的处理框对Y轴进行处理。处理其后返回到取样框204。接着，若该压力实际上是沿着Z轴方向的，则转向流程图框220，开始对Z轴的处理。最后，若所施压力具有所要求的波形或短时间间隔，但其方向不是主体上沿着X轴或Y轴或Z轴的轴向，那么该压力就被认为来自于无意的触压，从而按流程图框222所示的那样予以忽略。其后处理返回到标号为204的取样框。
图12说明了根据本最佳实施例对X轴压力的处理(图10中的212框)，其中X轴压力被映射到自动定义的光标上下文中。亦即，X轴压力导致光标上下文队列42发生如下变化，窗口显示标识符和光标位置将按窗口命令发生的次序压入窗口栈。首先，由标号为302的流程图框检测改变窗口显示的按压模式;其次，如选择框304所示，显示控制器根据对X轴压力的处理以及所施压力是向左还是向右，相应循环移动光标上下文队列的各入口项。对于向右的压力，将循环移动窗口显示，使得先前处于队列顶部的光标上下文移动到底部而先前的第二下光标上下文则移动到顶部，这一处理在标号为306的流程图框中有说明。其后，如标号为308的流程图框所示，处于队列顶部的窗口显示被指定为新的活动窗口，该窗口及其相应的光标位置都将在显示屏上显示出来。在标号为310的继续框，计算机系统的处理将重新开始，亦即，处理返回到图11中的204框。对于向左的压力，如312框所示，也将相应循环移动窗口显示，使得处于队列底部的光标上下文移动到顶部，而先前处于顶部的光标上下文则相应移动到队列中的第二个位置。这个新的顶部光标上下文在到达308框时与前述情况一样由带有相应光标位置的窗口构成，其后将转至310框继续处理。
图13说明了根据本最佳实施例对Y轴压力的处理(图11的框216)，Y轴压力将被映射到用户定义的窗口显示中。这样Y轴压力就将引起光标上下文队列42的变化。首先，由标号为402的流程图框检测改变窗口显示的按压模式;其次如选择框404所示，显示控制器根据对Y轴压力的处理以及所施压力是向上还是向下，相应地循环移动光标上下文中的各项。对于向下的压力，将循环移动窗口显示，使得队列中先前的第二个光标上下文移动到队列顶部，而原处顶部的光标上下文则相应移动到底部。标号为406的流程图标表示了这一处理。其后，如标号为408的流程图框所示，处于队列顶部的光标上下文连同其相应光标位置一起将作为活动窗口在显示屏上显示出来。计算机系统的处理转到标号为410的继续框后将重新开始。对于向上的按压，也将循环移动窗口显示，使得先前处于队列底部的光标上下文移动到光标上下文队列顶部，而队列中其他光标上下文则都下推一个位置，标号为412的流程图框表示了这一移动处理。与前述相同，队列中的这一新的顶部光标上下文将在408框中作为新的活动窗口进行显示，并恢复其相应的光标位置。到达410框后系统处理将继续进行。需要指出的是，由于不是所有的窗口都会相会交叠，所以按时间排序的光标上下文队列不一定与按位置排序的光标上下文队列有对应关系。
图14说明了根据本最佳实施例对Z轴显示更新按压进行的处理，这种处理将把Z轴按压映射为起动一个预定根窗口的操作。首先，由标号为502的流程图框对改变窗口显示的按压模式进行检测。Z轴输入的检测是对施加于控制器上的下压压力进行的，若检测到输入将引起状态改变。在判定框504，显示控制器检查根窗口是否是活动的。若是活动的，显示控制器则通过流程图框506，从根窗口返回到先前的活动窗口，同时恢复其光标位置。处理转到508框继续进行。若检测到Z轴按压模式而根窗口又不是活动的，那么显示控制器将通过流程图框510的处理显示二个预定的窗口(例如根窗口)并恢复相应的光标位置。这样，若使用光标上下文队列来选择活动窗口进行显示，那么根窗口标识符应放置在光标上下文队列的顶部位置或者标识为活动窗口。到达流程图框508时处理将重新开始。这里要再次指出的是，相应于不同的控制轴处理和光标上下文队列排序，可以选择许多不同的参数。
上述的指示系统提供了这样一种计算机系统，系统中的控制驱动器可以通过响应连续的压力正常地控制光标在计算机系统显示设备上移动，还可以通过响应符合特定按压模式条件。(例如预定的时间间隔和压力值范围)的压力相应改变显示。这样就提供了增强的显示屏控制，使得可以通过单个控制驱动器来控制光标的移动，起动显示屏更新以及提供程序访问途径。当访问或重入一个程序时，上述的指示系统能够用上次窗口活动时的光标位置来恢复(窗口本次活动时的)光标位置。这种增强了的程序访问功能为访问图形用户界面中的各个程序提供了方便快捷的途径。
对于能够检测的沿着控制驱动器各轴的动作，可以赋予不同的系统功能。这些功能可以包括预定的显示更新(如前面结合图6-10进行的描述)，或者扩充由传统计算机键盘可编程功能键所提供的功能，或者是用户定义功能。不管系统功能如何，该控制驱动器都将提供鼠标移动控制和增强的系统访问。
本发明是通过一个最佳实施例进行说明的，目的是为了便于理解本发明。然而，本以明可适用于未在此作特别说明的显示光标控制系统的多种配置，因而不可将本发明视为仅限于这里所述的一个特定实施例。恰恰相反，本发明可以普通地适用于各种显示光标控制系统。属于后面的权利要求指出的范围中的所有修改、翻版或等价的改编都应视为属于本发明的范围。
权利要求
1.用于控制计算机系统显示设备上显示的图形用户界面的指示系统，具有用于移动图形用户界面上的光标的控制驱动器和能够检测施加在控制驱动器上压力的压力传感器，该指示系统包括一个检测施加于控制驱动器上的压力的按压模式辩识器，所施加的压力若维持一个预定的时间间隔后释放，就将对应于某个预定的按压模式因而构成引发显示更新的按压；和一个显示控制器，当按压模式辩识器检测到符合引发显示更新的按压模式的压力时，该显示控制器将起动第一显示动作作为响应，否则该显示控制器按照施加于其上的压力相应地在显示器上移动光标来响应该控制驱动器压力。
2.权利要求1所定义的指示系统，其特征在于只有当显示更新按压维持时间间隔之前有一段没有检测到控制驱动器压力的预定时间间隔时，显示控制器才会引起将要起动的第一显示动作。
3.权利要求1所定义的指示系统，其特征在于显示器设备上可显示多个相互交叠的计算机系统操作窗口，而且该第一显示动作是将一个另外的窗口移动到显示顶部。
4.权利要求3所定义的指示系统，其特征在于该指示系统含有一个光标上下文队列，该队列为每个窗口记录了已显示的操作窗口及其相应的光标位置，以便显示出处于该队列顶部的操作窗口。
5.权利要求1所定义的指示系统，其特征在于该控制驱动器包含一个杆式控制设备。
6.权利要求5所定义的指示系统，其特征在于该压力传感器能够确定沿着控制驱动器的X轴或Y轴施加的控制驱动器压力的组合;以及仅当该控制驱动器压力的方向本质上沿着X轴或Y轴时，该显示控制器才会引起将要起动的第一显示动作。
7.权利要求6所定义的指示系统，其特征在于显示设备可以显示多个相互交叠的计算机操作窗口，而且该第一显示动作是将其中一个不同的窗口移动到显示顶部。
8.权利要求7所定义的指示系统，其特征在于仅当控制驱动器压力的施加方向本质上沿着X轴时，该显示控制器才会导致第一显示动作起动，仅当控制驱动器压力的施加方向本质上沿着Y轴时，才会导致第二显示动作起动。
9.权利要求8所定义的指示系统，其特征在于该系统进一步含有光标上下文队列，该队列包含了已显示的操作窗口及其各窗口相应光标位置的列表，而且该第一显示动作包括显示处于队列顶部的操作窗口以及窗口中相应的光标位置。
10.权利要求9所定义的指示系统，其特征在于该光标上下文队列包括自动队列项和用户定义项，以便在响应用户窗口显示命令时自动将当前窗口显示和相应的光标位置存入该光标上下文队列，并且在响应预定的用户队列控制命令时将当前窗口显示和相应的光标位置存入该光标上下文队列。
11.权利要求10所定义的指示系统，其特征在于该显示控制器在响应沿着X轴的显示更新模式按压时将循环移动光标上下文队列中的自动队列项中最顶部的光标上下文，并将把该最顶部光标上下文作为活动窗口进行显示;并且在响应沿着Y轴的显示更新按压时循环移动光标上下文队列中的用户定义队列中最顶部的光标上下文，并将把该最顶部的光标上下文作为活动窗口显示。
12.由权利要求5所定义的指示系统，其特征在于该压力传感器能够确定沿着X-Y平面和Z轴施加的控制器压力的组合;并且仅当该压力本质上处于X-Y平面内时，该显示控制器才含引起第一显示动作的起动，仅当压力本质上沿着Z轴方向时才会引起第二显示动作的起动。
13.由权利要求12所定义的指示系统，其特征在于该显示设备显示了多个相互交叠的计算机系统操作窗口，且第一显示动作是将某个不同的窗口移动到显示顶部。
14.由权利要求5所定义的指示系统，其特征在于该压力传感器能够确定沿着X轴、Y轴和Z轴施加的压力的组合;而且如果该压力本质上只沿着X轴向，那么该显示控制器则起动第一显示动作，如果该压力本质上只沿着Y轴向，那么就起动第二显示动作;如果该压力本质上沿着Z轴，那么就起动第三显示动作。
15.权利要求14所定义的指示系统，其特征在于该显示设备显示了多个相互交叠的计算机系统操作窗口而且该第一显示动作就是将这些窗口中一个不同的窗口移动到显示顶部。
16.由权利要求14所定义的指示系统，其特征在于该显示设备显示了多个相互交叠的计算机系统操作窗口;而且该系统进一步包括一个光标上下文队列，该队列包括按交叠次序组织的已显示的操作窗口以及各窗口的相应光标位置的列表，以便处于该队列顶部的操作窗口显示成顶层窗口，而队列中的其他窗口则依照队列中的次序交叠(显示)。
17.由权利要求16所定义的指示系统，其特征在于该第一显示动作包括循环移动该光标上下文队列中的中项，使得第二个交叠窗口移动到队列顶部;第二显示动作包括循环移动该光标上下文队列中的各项，使得底部光标上下文移动到该光标队列的顶部;以及第三显示动作包括将某个预定的光标上下文移动到光标上下文队列的顶部。
18.一个计算机系统，包括一个主机处理器;一个包括一组用于为主机处理器提供输入数据的本质上处于同一平面内的字符数字键的键盘;一台能显示光标的显示设备;一个能用来移动显示器光标的光标控制驱动器;一个检测施加在控制驱动器上压力的方向和大小的压力传感器;一个检测施加在控制驱动器上压力的按压模式辩识器，维持一个预定时间间隔后再消失的压力将对应于某个预定的按压模式并构成显示更新按压;以及一个响应控制驱动器压力的显示控制器，当按模式辨识器检测到含有引发显示更新的按压时，该显示控制器将起动第一显示动作作为响应，否则就按照施加在控制驱动器上的压力相应地移动显示器上的光标来作为响应。
19.由权利要求18所定义的指示系统，其特征在于该指示系统包括一个光标上下文队列，该队列包括已显示的操作窗口和各窗口的相应光标位置的列表，使得处于该队列顶部的操作窗口作为顶部窗口显示。
20.由权利要求19所定义的计算机系统，其特征在于该按压模式辨识器包括检测施加在该控制驱动器上的压力维持时间间隔的计时器。当计时器检测出这些压力维持了一个预定的第一时间间隔后消失，并且压力传感器表明这些压力幅度小于预定按压压力时，该按压模式辨识器就会将这些压力识别为显示更新按压。
21.由权利要求18所定义的计算机系统，其特征在于该按压模式辨识器将控制驱动器压力与预定波形进行比较，当这些压力本质上与预定波形相符时就识别为显示更新按压。
22.由权利要求18所定义的计算机系统，其特征在于仅当该控制驱动器压力是在第二预定时间间隔(此期间没有压力)之后施加在控制驱动器上时该显示控制器才会引起第一显示动作的起动。
23.由权利要求18所定义的计算机系统，其特征在于该控制驱动器包括一个与键盘垂直的杆式控制设备;以及该压力传感器能够确定施加在该控制驱动器上的压力，该压力是沿着与键盘行平行的X轴的压力与沿着在键盘平面内与X轴垂直的Y轴的压力的组合。
24.由权利要求23所定义的计算机系统，其特征在于可以沿着X轴、Y轴和Z轴向该控制驱动器施加压力，而且当压力本质上沿着X轴时，该控制驱动器则使得第一显示动作的起动，若压力本质上沿着Y轴时则使得第二显示动作起动。
25.权利要求23所定义的计算机系统，其特征在于该压力传感器能确定在X-Y平面内和沿着Z轴施加的压力的组合;而且如果所施加的压力本质上在X-Y平面内则使得第一显示动作起动，而如果所施加的压力本质上沿着Z轴则使得第二显示动作起动。
26.由权利要求23所定义的计算机系统，其特征在于该压力传感器能够确定沿着X轴、Y轴和Z轴向该控制驱动器施加的压力的组合;而且如果所施加的压力本质上沿着X轴，那么该显示控制器就将使得第一显示动作起动;而若压力本质上沿着Y轴，则相应使得第二显示动作起动;假如压力本质上沿着Z轴，则相应使得第三显示动作起动。
27.一种响应光标控制驱动器上的压力的方法，该光标控制驱动器用于控制显示在计算机系统的计算机显示设备上的光标，该方法包括以下步骤检测施加在光标控制驱动器上的压力;确定施加在控制驱动器上的压力的维持时间间隔，这个时间间隔之后压力消失;以及如果控制驱动器压力经测定与预定按压模式波形相符，那么就起动第一显示动作作为响应，否则就按照施加在该控制驱动器上的压力相应地在显示器上移动光标来作为响应。
28.权利要求27所定义的方法，其特征在于该预定按压模式波形包括一个持续时间短的波形，该波形具有相对快的上升沿和相对慢的下降沿。
29.权利要求27所定义的方法，其特征在于该预定按压模式波形包括压力大小属于预定的压力值范围，压力是第一预定时间间隔施加在控制驱动器上的压力。
30.权利要求27所定义的方法，其特征在于起动第一显示动作的步骤进一步包括以下步骤确定符合按压模式波形的压力是否发生在一个没有检测到控制驱动器压力的预定空白时间间隔之后，仅当所施加的压力出现在该预定空白时间间隔之后才起动第一显示动作，否则就按照施加在该控制驱动器上的压力相应地在显示器上移动光标。
31.权利要求27所定义的方法，其特征在于该显示设备上显示了多个在显示器上相互交叠的计算机系统操作窗口，而且该第一显示动作包括将这些操作窗口中的一个不同的窗口移动到显示顶部。
32.权利要求27所定义的方法，其特征在于检测施加在光标控制驱动器上的控制驱动器压力的步骤包括确定施加在该控制驱动器之上沿着X轴和Y轴的压力的组合;起动第一显示动作的步骤包括如果压力本质上沿着X轴，就起动第一显示动作，而若压力本质上沿着Y轴则相应起动第二显示动作。
33.权利要求27所定义的方法，其特征在于检测施加在光标控制驱动器上的控制驱动器压力的步骤包括确定施加该控制驱动器之上沿着X轴、Y轴和Z轴的压力的组合而且，起动第一显示动作的步骤包括如果压力本质上处于X-Y平面，就起动第一显示动作，而若压力沿着Z轴，则起动第二显示动作。
34.权利要求27所定义的方法，其特征在于检测施加在光标控制驱动器上的控制驱动器压力的步骤包括确定施加在控制驱动器之上的沿着X轴、Y轴和Z轴的压力的组合;并且起动第一显示动作的步骤包括如果压力本质上沿着X轴，就起动第一显示动作，而若压力本质上沿着Y轴则起动第二显示动作;再若压力本质上沿着Z轴则起动第三显示动作。
全文摘要
一种用于控制计算机显示设备上光标的指示系统，包括一个控制驱动器，它正常地控制在显示器设备上光标的移动并且检测所施加的控制驱动器压力是否与预定的按压模式相符。如果是的话，则系统将通过起动一个或多个显示动作来响应所施加的压力，而不移动显示器光标。该系统检测沿着该控制驱动器的X、Y和Z轴施加的符合按压模式的压力，并通过从队列中取得包括窗口显示和相应光标位置的光标上下文以及打开相关窗口来予以响应。
文档编号G06F3/033GK1113020SQ9411974
公开日1995年12月6日 申请日期1994年12月19日 优先权日1993年12月30日
发明者R·F·马克斯, E·J·赛尔克 申请人:国际商业机器公司