专利名称：电子笔形输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于使用户能够与电子装置进行接口连接的电子笔形输入装置领域。
背景技术：
用于用户与一个或多个用户交互式应用进行接口连接的电子装置包括个人电脑(PC)，包括桌上型电脑、膝上型电脑、笔记本电脑、及类似的电脑；手持PDA，包括所谓的结合有PDA及移动电话功能的智能电话；交互式电视；及其他装置。用于用户与用户交互式应用进行接口连接的示例性的电子笔形输入装置在下述专利中有所图示和描述Krauss申请的美国专利US5,291,213、Redford申请的美国专利US5,459,489、Nagai等申请的美国专利US6,104,388、Shapira申请的WO98/10604、及其他专利申请。
发明内容
根据本发明，其提供了一种电子笔形输入装置，包括一具有铁笔构件的手持挡板(barrier)，铁笔构件可在相对于所述挡板的向外偏的凸起位置和在压向表面时相对于所述挡板完全缩进的位置之间往复滑动；运动跟踪装置，用于在压下到所述极端位置之间的部分缩进的位置时跟踪所述铁笔构件跨表面的横向运动；及敏感元件，用于检测所述铁笔构件是否到达所述完全缩进的位置。
本发明的输入装置使用户能够与广阔范围的用户交互式应用进行接口连接，其通过手的运动包括两点之间的线追踪运动、书法运动、及与常规的计算机鼠标的鼠标按钮关联的所谓的“点击”。本发明的输入装置能够在其铁笔构件被拖拉越过变化硬度范围的表面时检测这些运动，变化硬度范围从相对较软的表面，其在用于用户与交互式电视进行接口连接时为用户的裤子，到相对较硬的表面，其在用于用户与在桌上型电脑上运行的交互式用户应用软件进行接口连接时为桌面。此外，输入装置在其位于相对于水平的很宽范围的方位时均能够检测这些运动。因而，本发明的电子笔形输入装置本身对于与不同的主电子装置一起使用是可实施的，主电子装置包括PC、交互式电视、PDA、及类似装置。主电子装置还可包括笔迹识别软件，如可从Paragon Software商业获得的PenReaderTM。
为了理解本发明及了解其如何被付诸实施，现在将借助于一非限制性的例子，结合附图描述一优选的实施例，其中，同样的部分具有同样的标记，且其中图1为用于用户与桌上型PC进行接口连接的电子笔形输入装置的图示；图2为沿图1中的A-A线的输入装置的纵向截面图；图3为用于跟踪输入装置跨表面的横向运动的运动跟踪装置的透视特写图；图4为输入装置的铁笔座和铁笔构件的分解图；图5A为输入装置的纵向截面特写图，示出了其铁笔构件在其向外偏的凸出位置；及图5B为输入装置的纵向截面特写图，示出了其铁笔构件在其完全缩进的位置。
具体实施例方式
图1示出了用于使用户能够与交互式用户应用软件进行接口连接的电子笔形输入装置1，交互式应用软件如桌上型PC 2上的Windows desktop、Microsoft Word、Microsoft Outlook、及类似的软件。输入装置1包括手持的末端开口的挡板3，其在铁笔构件4中终止，铁笔构件4具有一用于跨表面滚动的小球6。挡板3被形成为具有红外透明窗口7，其用于使能够与PC 2进行IR通信。输入装置1包括直接位于红外透明窗口7下面的按钮8，用于在握住输入装置1时由用户的手指有选择的压下。按钮8的压下对应于常规计算机鼠标的右鼠标按钮上的点击。红外透明窗口7和按钮8为输入装置1的正面，对应于常规计算机鼠标的正面。输入装置1通常是断电的，并在小球6跨表面滚动时自动通电。
图2示出了可以容纳两个电池9、电路11、一对用于通过红外透明窗口7与PC 2进行无线通信的红外发射机12、及用于与铁笔构件4关联的铁笔座13的挡板3。铁笔构件4具有圆柱体14，其包含用于在小球6跨表面滚动时跟踪小球6的滚动运动的运动跟踪装置16(见图3)。图3示出了类似于常规计算机鼠标采用的运动跟踪装置16，其采用一对具有开槽的编码器盘17和18的光学编码器(未示出)，编码器盘17和18分别由与小球6接触的滚柱19和21驱动，且滚柱22等距离地位于滚柱19和21与小球6的接触点之间。同样，滚柱19和21相互呈正交地布置在小球(未示出)的顶面，用于分别提供输入装置跨表面的横向运动的x和y分量。
但运动跟踪装置16在制造其构件所使用的材料方面不同于常规计算机鼠标的运动跟踪装置，且它们的布置使输入装置1能够用在各种相对于水平的部署及各种表面上，同时还使得能够准确跟踪输入装置跨表面的横向运动，其要求，一方面，小球一直能自由地滚动运动，另一方面，能够根据输入装置的跨表面的横向运动的方向而准确地按比例传递小球的滚动运动给滚柱19和21。这可以通过滚柱19、21和22由不锈钢制成且高度光滑来实现，且小球6由尼龙或特富龙制成，并具有至少90的肖氏A硬度，且滚柱19、21和22与小球6的上半球接触，其接触点为与约35°纬度的表面接触。同样，径向游间小球轴承，如可从美国的Sterling商业获得，刚性地安装在圆柱体14的下半区，用于可旋转地支承滚柱19、21和22。
图4示出了铁笔座13，其包括刚性地固定在挡板3上的环形构件23。环形构件23被形成为具有向下靠的滑动构件24，其终止于环形构件的最下端的挡块26，及向上布置的支承构件27，用于支承具有触头29的敏感元件28。铁笔构件4被形成为具有垂直的凸缘31，开槽的滑动构件32刚性地连接到凸缘，用于在两个极端位置之间往复滑动，即全凸出位置(见图5A)，其接合点靠着挡块26，和全缩进位置(见图5B)，其接合点在铁笔构件4压向表面时靠着敏感元件28。压缩弹簧33布置在环形构件23的前沿表面34和圆柱体16的后沿表面36之间，用于使铁笔构件4相对于挡板3向外偏向全凸出位置。滑动构件32到达敏感元件28对应于常规计算机鼠标的左鼠标按钮上的点击。铁笔构件在其向外偏的凸出位置和其全缩进的位置之间的行程h为约4mm，并通常在4±0.5mm的范围内，同时，压缩弹簧33的压力为约50克，使得铁笔构件4通常被压缩到两个极端位置之间的部分缩进的位置，从而最大垂直程度地握着输入装置1，使得其小球6接触表面。
现在描述电子笔形输入装置1的操作用户像抓住一支笔似地抓住输入装置，其可使其食指轻轻地放在手指可压下的控制处。用户以模拟具有小球、左鼠标按钮和右鼠标按钮的常规计算机鼠标的方式使用输入装置，具体如下首先，用户轻轻地压下铁笔构件靠向表面并滚动小球以用于光标控制；其次，用户完全压下输入装置靠向表面并滚动小球以用于左点击操作，例如拖拽对象；第三，用户快速连续地完全压下输入装置靠向表面两次以用于使双左点击操作生效；最后，用户点击按钮以使右点击操作生效。
在本发明已参考有限数量的实施例进行描述的同时，应该意识到的是，可在本发明的范围内进行许多变化、修改及其他应用。例如，本发明的电子笔形输入装置可采用光学机构直接跟踪表面上的运动，类似于Microsoft’s IntelliMouse的方式。同样，本发明的电子笔形输入装置可与有线连接上的主电子装置通信，同时，无线通信可通过其他常规无线手段如RF、蓝牙及类似手段实现。
权利要求
1.一种电子笔形输入装置，包括一具有铁笔构件的手持挡板，铁笔构件可在相对于所述挡板的向外偏的凸起位置和在压向表面时相对于所述挡板完全缩进的位置之间往复滑动；运动跟踪装置，用于在压下到所述极端位置之间的部分缩进的位置时跟踪所述铁笔构件跨表面的横向运动；及敏感元件，用于检测所述铁笔构件是否到达所述完全缩进的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述运动跟踪装置在压下到所述全缩进的位置时跟踪所述铁笔构件的跨表面的横向运动。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中输入装置快速连续地靠向所述铁笔构件的所述全缩进的位置的表面的两个运动对应于常规计算机鼠标的左鼠标按钮上的双击。
4.根据权利要求3所述的装置，还包括一布置在所述挡板的朝向所述顶端的外部上的手指可压下的按钮，其压下对应于常规计算机鼠标的右鼠标按钮上的点击。
5.根据权利要求1-4任一所述的装置，其中所述铁笔构件包括用于在表面上滚动的小球，及所述运动跟踪装置包括至少两个编码器，每一个编码器具有与所述小球的上半球的中纬度接触的滚柱，其与表面的接触点用于提供所述小球在表面上的滚动合成的x和y坐标。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述滚柱由不锈钢制成并高度光滑，且所述小球具有至少约90的肖氏A硬度。
7.根据权利要求6所述的装置，其中径向游间小球轴承可旋转地支承所述滚柱。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述径向游间小球轴承被刚性地支撑在所述铁笔构件上。
9.根据权利要求1-4任一所述的装置，其中输入装置采用光学机构直接跟踪所述铁笔构件跨表面的横向运动。
10.根据权利要求1-9任一所述的装置，其中所述铁笔构件可在所述极端位置之间以约4mm的行程往复滑动。
11.根据权利要求1-10任一所述的装置，其中装置通常是断电的，并在所述铁笔构件跨表面拖拉时自动通电。
12.根据权利要求1-11任一所述的装置，其中输入装置与主电子装置之间为无线通信。
全文摘要
一种电子笔形装置(1)，包括一具有铁笔构件(4)的手持挡板(3)，铁笔构件(4)可在相对于所述挡板的向外偏的凸起位置和在压向表面时相对于所述挡板完全缩进的位置之间往复滑动；运动跟踪装置(16)，用于在压下到极端位置之间的部分缩进的位置时跟踪铁笔构件跨表面的横向运动；及敏感元件(28)，用于检测铁笔构件是否到达完全缩进的位置。
文档编号G06F3/0354GK1625765SQ02828705
公开日2005年6月8日 申请日期2002年4月7日 优先权日2001年4月18日
发明者尤沃·桑热 申请人:智能笔有限公司