专利名称：具有第二输入装置的鼠标输入装置的制作方法
技术领域：
无
背景技术：
指向装置(pointing device)常用于计算装置用以进行选择和控制光标在一计算机显示器上的位置。例如，鼠标输入装置是一种在一平面之上移动以控制光标在所述计算机显示器上的运动的手持式物件。鼠标移动的方向和距离确定所述光标在显示器上移动的方向和距离。在鼠标顶部的一个或一个以上按钮允许用户进行各种选择。当工作空间不足以大到提供鼠标可在其之上移动并调节光标在显示器上的理想移动的路径时，用户可拿起鼠标并使所述鼠标回到所述工作空间的中心。
计算机鼠标上的滚轮可用以相对一主计算机的显示屏移动图像。滚轮一般绕一紧固于鼠标外壳内的第一横向延伸轴旋转。滚轮通常用于将一图像相对于显示屏向上和向下滚动(垂直)。在一些模型中，当用户按下滚轮时，光标形状从指针变成四向箭头。当光标被表示成四向箭头时，鼠标的移动导致活动窗口在显示器中上下和/或左右滚动。一些鼠标包括一用以将图像左右滚动的第二单独的滚轮。在此情况下，通常定向两个可独立操作的滚轮使得其在垂直面中旋转。
其它类型的指向装置也用于计算系统。例如，轨迹球追踪一安装于一键盘上或与所述键盘分离安装的球的旋转移动。所述球的移动控制光标的运动。可用于计算系统的其它指向装置包括(例如)Synaptics capacitiveTouchPadTM和IBM TrackPointTM。
发明内容
根据本发明的一实施例，一鼠标输入装置包括一追踪装置和一第二输入装置。所述追踪装置追踪所述鼠标输入装置在一底层表面之上的移动。将所述第二输入装置定位于所述鼠标输入装置的表面上。所述第二输入装置具有一滑动结构。所述滑动结构相对于所述鼠标输入装置表面的运动的幅度和方向被监控。
图1显示根据本发明的一实施例具有一第二输入装置的俯视图。
图2显示图1所示鼠标的底视图。
图3提供根据本发明的一个实施例的图1所示第二输入装置的俯视图中的其它细节。
图4提供根据本发明的一个实施例的图1所示第二输入装置的俯视图中的其它细节。
图5说明根据本发明的一个实施例的图1所示第二输入装置的运动和操作。
图6为一个方框图，显示根据本发明的一个实施例的图1所示第二输入装置的电操作的简化模型。
图7为一个方框图，显示根据本发明的一个实施例的所述第二输入装置的电组件与图1所示鼠标的其它组件集成。
图8和图9说明根据本发明的一个实施例的计算机窗口内的平移(panning)。
具体实施例方式
图1是鼠标80顶部的简化图。鼠标80包括一按钮87和一按钮88。通过用户鼠标80在一底层表面上的运动和选择按钮87和88的按压作为用户自鼠标80输入的主要形式。鼠标80还包括一第二输入装置10。如图1所示，第二输入装置10包括一滑动结构11。也显示了一连接电缆82和应变消除件(strain relief)81。或者，鼠标80可为无线鼠标，且连接电缆82也可省去。
图2是鼠标80下面的简化图。例如，鼠标80为一光电鼠标。鼠标80使用一低摩擦导引84、一低摩擦导引85和一低摩擦导引86来与底层表面进行接触。显示在一口83内有一发光器17和一图像阵列18。例如，如需要或理想的，发光器17和/或图像阵列18内包括各种光学器件(optics)。例如，使用一发光二极管(LED)、一红外线(IR)LED或一激光器来实施发光器17。或者，可将鼠标80实施为一具有一滚动球的传统鼠标，或可以用于追踪鼠标80在一表面上的位置的另一技术来实施。
图3显示一个俯视图，显示第二输入装置10的其它细节。图4显示一个侧视图，显示第二输入装置10的其它细节。第二输入装置10包括滑动结构11，滑动结构11在基板15的表面12上由一环19所界定的滑动结构运动区域内移动。如下文更全面地描述，滑动结构意谓可由用户在基板15的表面12之上如环19所界定的预先界定运动区域内移动的任一对象。
滑动结构11响应一施加到滑动结构11的侧力而移动。所述力通常通过一用户的手指、指尖、拇指、拇指尖或多根手指而施加到滑动结构11。滑动结构11包括一测量施加到滑动结构11的垂直压力的压力传感机构。另外，第二输入装置10包括一用于确定滑动结构11在表面12上的位置的传感机构。
例如，当用户将一大于预定阈值的垂直力施加到滑动结构11时，滑动结构11在表面12上的位置的任何变化被报告给鼠标80内的一控制器。例如，当将垂直力施加到滑动结构11时，滑动结构11的位置的变化用于平移一计算机显示器上活动窗口的内容，平移的幅度和方向取决于滑动结构11运动的幅度和方向。第二输入装置10也可用于缩放和360度平移其它功能。这允许仅单向控制一图像移动的滚轮更具灵活性。第二输入装置10可用于游戏、绘图应用、纵横滚轮(tilt wheel)的替换、唤醒功能、倾斜、偏转、瞄准、凝视角(gaze angle)、二维滚动功能和点击替换。
可利用除垂直压力外的机构来启动第二输入装置10。例如，可使用电容微分(capacitance differential)来传感用户手指在滑动结构上的压力。例如，用户手指的压力可测量地改变所述滑动结构上的一个或一个以上电极的电容。或者，可在没有单独垂直力或电容传感器的情况下，反而通过滑动结构x和y位置的软件分析来实施一启动传感器。当滑动结构11在回到中心弹簧(re-centering spring)的力下弹回中心时，所述滑动结构运动的方向和加速度可用以确定所述滑动结构是否已被用户操作，或仅为受到一定中心装置的影响。
当用户通过移除用户手指而释放滑动结构11时，滑动结构11通过弹簧13而返回到其中心位置。弹簧13将滑动结构11连接到滑动结构运动区域的侧面14。由于在返回期间用户手指未向滑动结构11施加垂直力，因此与返回运动相关联的位置变化并未报告给主机装置。即，光标101保持在位置102。这提供了方便的“回到中心”的能力。
例如，弹簧13经实施为曲折弹簧(meander spring)。或者，弹簧13可经实施为通用的螺旋盘簧(helical coiled spring)。或者，可使用一螺旋弹簧设计来实施弹簧13。尽管图3显示利用四个弹簧使滑动结构11恢复到其静止位置(resting position)，但可利用其它数量的弹簧。原则上，可使用一个弹簧；然而所述弹簧将需要提供在两个方向上的回弹力，因此所述弹簧将不再为各向同性的并将比上述弹簧更僵硬。另外，更多弹簧可用以提供与所述滑动结构的其它电连接。
理想地，弹簧13将滑动结构11返回到一位于运动区域中心的静止位置。然而，滑动结构11无需在每次被释放时精确地返回到相同的起始位置。类似地，滑动结构11无需返回到一精确地位于所述滑动结构运动区域中心的静止位置。当滑动结构11并未返回到一中心位置时，可希望校准弹簧13或用以将滑动结构11恢复到其静止位置的任何其它机构。或者，可包括一自动校准机构来执行此校准。
可(例如)通过用于将滑动结构11恢复到其静止位置的其它机构来替换弹簧13。例如，所述滑动结构可包括一被吸引到一位于所述滑动基板之下的所述基板内的相应磁铁的磁铁。
或者，可构造本发明的实施例，其中所述恢复机构为用户的手指。在此实施例中，所述用户将所述滑动结构上的压力减小到低于所述滑动结构耦合到所述光标的水平的水平。接着，在未将光标啮合于所述显示器上的情况下，用户可手动将所述滑动结构移动到一个新的位置。接着，用户可通过以足够的压力再次施压于所述滑动结构以启动所述滑动结构与所述光标的耦合而继续移动光标。
虽然图3显示一圆形的滑动结构运动区域，但所述滑动结构运动区域可为其它形状。例如，所述滑动结构运动区域可为椭圆形或矩形。在这些情况下，最佳弹簧形状将不同于上述那些弹簧形状。
图5说明图3和图4所示的第二输入装置10的运动和操作。例如，图5中显示，滑动结构11(图3中所示)包括一滑动结构电极55。图5中显示，表面12(也如图3中所示)包括一电极51、一电极52、一电极53和一电极54。电极51到54具有连接到一外电路的终端。为简化图示，已省去这些终端。滑动结构电极55定位于滑动结构11的底部上(图3中所示)。电极51到电极55彼此电隔离。例如，可以一介电层覆盖滑动结构电极55，所述介电层提供必要的绝缘而仍允许滑动结构电极55在所述电极51到55之上滑动。或者，可将电极51到54图案化到基板15(图4中所示)的背面。这减小了电极51到54与滑动结构电极55之间的电容，但对于数毫米或更少的基板厚度而言可为实用的。
滑动结构电极55与电极51到54中的每一个之间的重叠取决于所述滑动结构相对于电极51到54的位置。如图5中所说明，滑动结构电极55偏离中心，使得滑动结构电极55覆盖电极54比滑动结构电极55覆盖电极51、电极52或电极53更多。
图6为一个方框图，显示第二输入装置10的电操作简化模型。电极51到54的每一个形成一具有滑动结构电极55的一部分的电容器。例如，电极51和重叠电极51的滑动结构电极55的一部分形成一具有与所述重叠区域成比例的电容的平行板电容器56。电极52和重叠电极52的滑动结构电极55的一部分形成一具有与所述重叠区域成比例的电容的平行板电容器57。电极53和重叠电极53的滑动结构电极55的一部分形成一具有与所述重叠区域成比例的电容的平行板电容器58。电极54和重叠电极54的滑动结构电极55的一部分形成一具有与所述重叠区域成比例的电容的平行板电容器59。
通过测量滑动结构电极55与电极51到54的每一个之间的电容，可确定滑动结构电极55相对于电极51到54的位置。可通过一第二输入装置控制器60来进行此确定，所述第二输入装置控制器60(例如)可专用于检测滑动结构电极55的位置，或可通过一主机装置内的功能性而经实施。例如，第二输入装置控制器60产生一第二输入装置ΔX值41和一第二输入装置ΔY值42。例如，第二输入装置ΔX值41表示在x方向滑动结构电极55离开一中心位置的当前距离。同样地，第二输入装置ΔY值42表示在y方向滑动结构55离开一中心位置的当前距离。
四个电极的使用是示范性的。例如，在所述滑动结构运动区域基本上大于所述滑动结构直径的实施例中，可将比四个电极更多的电极置于所述基板上。或者，三个或甚至两个电极为计算滑动结构位置的两个尺寸的足够数目。如上所述，每一个电极与所述滑动结构之间的电容量测值可用以确定上文所述滑动结构的位置。
例如，在测量表面12上的每对电极之间的电容耦合的实施例中，可除去与滑动结构11的底部(图3中所示)上的滑动结构电极55(图5中所示)的电连接。即，可独立于电极51与53之间的电容，测量电极51与52之间的电容等等。邻近电极之间的四个测量值提供信息以求出四个电容中的每一个，借此确定所述滑动结构位置。
例如，滑动结构电极55的形状优选为圆形以减少由所述电极形状所引起的误差。恢复弹簧13允许滑动结构11稍微旋转。如果在滑动结构11运动期间用户的手指并未以滑动结构11为中心，那么所得转距可致使所述滑动结构11略微旋转。如果滑动结构电极55成圆形对称，那么所述旋转将不会改变位置测量的结果。另一方面，如果滑动结构电极55不成圆形对称，那么对于不同旋转而言即使在每种情况下滑动结构11的中心位于相同位置，但所述滑动结构与所述各种电极之间的重叠将是不同的。然而，可使用所述优点在此并非理想的其它滑动结构电极形状。
可优化滑动结构11的大小和形状(例如)以满足用户的需要和/或希望。例如，对于一特定用户而言，滑动结构11的最佳大小可取决于他们的手指大小、灵巧度等等。可将Logos等置于滑动结构11上以允许用户表达的多用性(versatility)。
在本发明的上述实施例中，以电容方式(capacitatively)检测所述位置，因为所述测量受电极表面上的灰尘累积或所述滑动结构或所述电极表面的磨损影响较小，并消耗很少的功率。然而，也可利用其它位置检测机构。例如，可以一具有定位于所述表面的四个角落的电极的电阻层来对所述指向装置表面进行编码。可测量所述滑动结构底部上的一电极与所述电极中的每一个之间的传导性来确定所述滑动结构在所述表面上的定位。
也可使用诸如一常规光电鼠标中使用的光学传感器来确定所述滑动结构在所述滑动结构运动区域中的位置。也可使用磁场的变化来确定所述滑动结构在所述滑动结构运动区域中的位置。提供适当定位机构的前述实例作为实例。然而，从前述讨论中可见，在不背离本发明的教示的情况下可利用大量位置测量机构。
在图5和图6显示的实施例中，当确定滑动结构电极55相对于电极51到54的相对位置时，第二输入装置控制器60可检验电极对。
例如，当确定滑动结构电极55在x方向的相对位置时，第二输入装置控制器60可检验电极51和52相对于滑动结构电极55的总电容。或者(或另外)，第二输入装置控制器60可检验电极53和54相对于滑动结构电极55的总电容。
同样地，当确定滑动结构电极55在y方向的相对位置时，第二输入装置控制器60可检验电极52和53相对于滑动结构电极55的总电容。或者(或另外)，第二输入装置控制器60可检验电极51和54相对于滑动结构电极55的总电容。
图7为一个方框图，其显示第二输入装置控制器60与鼠标10的其它组件集成。例如使用光探测器的32乘32阵列实施图像阵列86。或者，可使用其它阵列大小。
模拟-数字转换器(ADC)91将从图像阵列88接收模拟信号并将所述信号转换为数字数据。
自动增益控制(AGC)92评估从ADC 91接收的数字数据，并控制图像阵列86内的快门速度和增益调节。这样做(例如)以防止由图像阵列86所俘获图像的饱和或曝光不足。
导航引擎94评估来自ADC 91的数字数据，并执行卷积来计算图像的重叠并确定图像之间的峰值漂移以检测运动。导航引擎94确定一置于输出98上的Δx值并确定一置于输出99上的Δy值。图像阵列86、ADC 91和导航引擎94一起形成一追踪鼠标80相对于一底层表面的移动的追踪装置。
鼠标控制器95接收置于输出98上的Δx值和置于输出99上的Δy值。鼠标控制器95也从第二输入装置控制器60接收第二输入装置ΔX值41和第二输入装置ΔY值42。鼠标控制器将这些值的代表连同来自鼠标80的其它选择和移动信息一起送至一主计算机。
现有光电鼠标包括与图像阵列86、ADC 91、AGC 92和导航引擎94相同或类似的功能性。对于有关如何实施光电鼠标的此标准功能性或类似功能性的更多信息，参见(例如)USPN 5,644,139、USPN 5,578,813、USPN5,786,804和/或USPN 6,281,882 B1。如以上所指示，鼠标80的光学实施是示范性的。例如，可将鼠标80实施为一具有一滚动球的传统鼠标，或可以用以追踪鼠标80在一表面上的位置的另一技术来实施。
图8和图9说明在一计算机窗口100内的平移。窗口100包括一垂直滚动条104和一水平滚动条102。在图8中，对象106、对象107和对象108表示窗口100的当前内容。光标105为当启动第二输入装置10(图1所示)时所导致的一示例性光标形状。图9显示使用第二输入装置10移动光标105的结果。如通过比较图9与图8可见，当光标105向下和向右移动，窗口100的内容(由对象106、107和108表示)与光标105一起移动。将窗口100的内容(由物件106、107和108所表示)连同光标105一起的移动在本文中被称为平移。垂直滚动条104和水平滚动条102的位置调节以反映窗口100内容的平移。
除平移外，第二输入装置10可用于其它功能。例如，在分离模式中第二输入装置10可类似于一操纵杆或类似于一摇臂开关而起作用。在操纵杆模式和摇臂开关模式中，滑动结构11的位置映射(map)为所述光标的速度。例如，当将滑动结构11保持在恒定非中心位置时，所述光标将以基于滑动结构11到某一中心位置的径向距离的某一速度行进。光标移动的方向基于从所述中心位置到滑动结构11的当前位置的矢量的方向。在另一个模式中，当将滑动结构11保持在恒定非中心位置时，平移将以基于滑动结构11到某一中心位置的径向距离的某一速度发生。
例如，对于较小的工作空间而言，可使用特殊模式使得可使用滑动结构11的移动来代替鼠标的移动，从而控制光标在一显示器上的指向。
也可以利用混合操作模式。例如，当滑动结构11在移动空间的第一圆周内时，第二输入装置10可起作用使得在滑动结构11的移动与光标在一显示器上的移动之间存在直接映射。当滑动结构11在移动空间的第一圆周外时，第二输入装置10可以操纵杆模式起作用，其中滑动结构11的位置映射为所述光标的速度。
前述讨论仅揭示和描述了本发明的示范性方法和实施例。所属领域的技术人员将了解，在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，可以其它特殊形式实施本发明。因此，本发明的揭示内容欲说明(但不限制)上述权利要求书中所阐述的本发明的范围。
权利要求
1.一种鼠标输入装置，其包含一追踪所述鼠标输入装置在一底层表面上的移动的追踪装置；和一定位于所述鼠标输入装置的一表面上的第二输入装置，所述第二输入装置具有一滑动结构，其中所述滑动结构相对于所述鼠标输入装置的所述表面的运动幅度和方向受到监控。
2.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其中所述第二输入装置也经实施以控制一计算机显示器上的一活动窗口的内容的平移(panning)。
3.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其中所述第二输入装置也经实施以控制缩放。
4.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其中所述追踪装置包括一图像阵列。
5.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其中所述滑动结构上的垂直压力致使所述第二输入装置启动。
6.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其中弹簧用以使所述滑动结构回到中心。
7.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其另外包含一第二输入装置控制器，其确定所述滑动结构相对于所述鼠标输入装置的所述表面的位置；和一鼠标控制器，其接收来自所述追踪装置的输出和来自所述第二输入装置控制器的输出。
8.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其中所述第二输入装置的启动致使所述活动窗口内的一光标变成一指示所述第二输入装置已被启动的特殊形状。
9.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其中所述第二输入装置可以包括一操纵杆模式的多种模式操作，其中所述滑动结构的位置被映射为一光标的速度。
10.根据权利要求1所述的鼠标输入装置，其中所述滑动结构的大小可由一用户选择。
11.一种鼠标输入装置，其包含用于追踪所述鼠标输入装置在一底层表面上的移动的构件；和用于基于一滑动结构相对于所述鼠标输入装置的一表面的运动幅度和方向提供一第二输入的构件。
12.根据权利要求11所述的鼠标输入装置，其中所述滑动结构上的垂直压力致使用于提供一第二输入的所述构件启动。
13.根据权利要求11所述的鼠标输入装置，其中用于提供一第二输入的所述构件用以控制平移。
14.根据权利要求11所述的鼠标输入装置，其中所述用于提供一第二输入的构件的启动致使所述活动窗口内的一光标变成一特殊形状，其指示所述用于提供一第二输入的构件已被启动。
15.一种方法，其包含追踪所述鼠标输入装置在一底层表面上的移动；和基于一滑动结构相对于所述鼠标输入装置的一表面的运动幅度和方向提供一第二输入。
16.根据权利要求15所述的方法，其另外包含基于所述滑动结构相对于所述鼠标输入装置的所述表面的所述运动幅度和方向控制所述活动窗口的所述内容的缩放。
17.根据权利要求15所述的方法，其另外包含由于将垂直压力施加到所述滑动结构上，启动平移控制。
18.根据权利要求15所述的方法，其另外包含使用弹簧使所述滑动结构回到中心。
19.根据权利要求15所述的方法，其另外包含基于所述滑动结构相对于所述鼠标输入装置的所述表面的所述运动幅度和方向控制所述活动窗口的所述内容的平移。
20.根据权利要求15所述的方法，其另外包含以包括一操纵杆模式的多种模式操作，其中所述滑动结构的位置映射为一光标的速度。
全文摘要
一种包括一追踪装置和一第二输入装置的鼠标输入装置。所述追踪装置追踪所述鼠标输入装置在一底层表面上的移动。所述第二输入装置定位于所述鼠标输入装置的一表面上。所述第二输入装置具有一滑动结构。所述滑动结构相对于所述鼠标输入装置的所述表面的运动幅度和方向受到监控。
文档编号G06F3/033GK1794152SQ200510088848
公开日2006年6月28日 申请日期2005年7月29日 优先权日2004年12月22日
发明者马克斯·萨法伊 申请人:安捷伦科技公司