CN1286418A - 包括用于计算机光标的无接触控制装置的手表 - Google Patents

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Abstract

一种手表(1),其包括由水晶(4)覆盖的时间显示装置(8、10)。该手表包括控制计算机光标的接口装置。它形成一个无接触的手表鼠标。安排多个接触敏感传感器,以便它们的敏感垫(16)至少部分由水晶(4)支持。这些敏感垫特别以延伸过大部分水晶(4)的矩阵的形状安排。使用与电气接触器连接的按压按钮(14)或者用为此目的提供的压力传感器或接触敏感传感器执行点击功能。

Description

包括用于计算机光标的无接触控制装置的手表
本发明涉及与用于计算机光标的与控制装置相关的手表。换句话说，本发明建议在手表中集成等价于无接触计算机鼠标的装置，亦即在手表和计算机之间无任何有线通信。这种通信对本技术领域的技术人员是公知的，技术人员可以特别使用通过电磁波、超声波或红外线波的通信。
由国际专利No.WO 96/34333已知一种用作计算机鼠标的便携式无接触接口装置。在其所述优选实施例中，该文件建议在一个戒指内集成用户和计算机之间的这一接口装置。在其顶部，该戒指包括第一突出部分，其形成容纳电子电路的外壳，和包括在其表面的定向天线。在前侧面部分，有第二突出部分，其内安排有一个两维力传感器，其用于驱动计算机光标。此外，在底部设有另一力传感器，以选择屏幕上的对象或执行与这些对象有关的命令。这种动作以下称作“点击”。通过参考图2和3以及本文件中的相应说明，十分清楚，为移动计算机光标而提供的传感器通过由用户拇指致动的两维力传感器形成。该力传感器允许光标沿图2所示的两个垂直方向移动。这样，该力传感器决定在图2给出的4个方向中的哪一个方向上拇指力施于传感器的平面上。应该注意，这种驱动光标的力传感器首先限制光标运动的精确性，并且不容易使用，因为戒指会在手指上移动，手指的皮肤感受较大的运动。这样，一种机械应力作用于手指上，而当用拇指在传感器平面的一个方向上施力时，戒指会移动。因此十分清楚，光标的控制由于戒指的这些运动受阻，对用户来说也不舒适。
作为可以想像的一种备选方案，国际专利No.WO 96/34333提到在戒指上可以安排相邻的传感器来代替两维力传感器，以便通过顺序驱动相邻传感器来决定光标的运动方向。这一不清楚的并在很大程度上不充分的说明不能使熟悉本技术领域的人士理解如何制造这些相邻传感器和如何使用它们来恰当地控制计算机光标。此外，在该文件中所示的戒指的尺寸很小，似乎对该实施例大打折扣。熟悉本技术领域的人士可以在美国专利No.5，481，265中发现类似装置，其中设有一个部件，其可以通过拇指驱动沿两个正交方向控制计算机光标。这一部件包括4个独立的区域，形成4个相邻的力传感器，它们可以由拇指连续驱动，移动光标向上、向右、向下或向左。根据一种变型，这四个压力传感器允许把光标移动到计算机屏幕的四个角之一(见图7a和12)。这一装置因为拇指需要的位置而很不容易使用。此外，给上述四个压力传感器选择施力很不容易，甚至有害。这样，光标运动的控制是近似的，且在任何场合都受限制，其从美国专利No.5，481，265的说明中显见。
本发明建议克服前面相对于上面引用的两份文件提到的缺点，它通过提供一个在权利要求1中定义的手表鼠标实现。手表是一个物体，它带在手腕上，并在常规实施例中可能有较大表面区域。一般而言，手表的大部分上表面由显示装置占据。本发明的特征在于，形成保护显示装置或一个显示单元的外面部分，特别是LCD显示器的水晶的外部元件用作接触敏感垫的支持装置，接触敏感垫允许容易而精确地控制计算机光标。
此外，提供各种装置，允许点击一次或多次以选择在计算机屏幕上表示的对象或执行与这种对象有关的命令。为实现这点，使用常规推压按钮，其安排在表壳的侧部，或围绕手表水晶的顶部。
这样，根据本发明的手表用作移动计算机光标和执行各种命令的接口，同时保持常规形状和常规美学外观。这后一方面不是本发明的不可缺少的特征，但其贡献在于显示本解决方案与上面讨论的现有技术的实施例相比特别有优点。根据本发明的手表鼠标可以带一整天，不会使与计算机控制连接的功能对美学外观和手表的常规大小有任何影响。
作为本发明的结果，用户可以使用一种便携无接触控制接口，它具有为其手指较大的敏感区。接触敏感传感器，特别是电容或电阻传感器，不像力传感器，不需要施加较大压力。因此，在手表上施加的压力可以忽略，而且该手表也不会在用户的手臂上有明显运动。这样，容易使用并允许精确而有效地控制计算机光标。
本发明的另外的优点从下面说明的各种实施例中同样显见，这些实施例以非限制例子给出，其示于附图中，其中：
图1是本发明的第一实施例的示意顶视图；
图2和3分别是两个坐标图，表示光标在屏幕上相对于手指在由接触敏感传感器确定的敏感区上运动而运动；
图4是本发明的第二实施例的示意顶视图；
图5是本发明的第三实施例的示意顶视图；
图6是本发明的第四实施例的示意顶视图；和
图7是图6中沿Ⅶ-Ⅶ的横断面。
图1表示一个手表1，它包括表壳2和水晶4，后者覆盖包括两个用点划线表示的表针8和10的模拟显示器。此外，手表1包括表把12和大约位于7和8点之间的按压按钮14。
根据本发明，手表1包括由一组接触敏感传感器形成的控制计算机光标运动的装置，接触敏感传感器的敏感垫16由水晶4支持。更准确说，在本实施例中，接触敏感传感器为电容型，而敏感垫16由沉积在水晶4之下(见图7)的电极形成。每一电极与为处理接收到的信号的电子单元电气连接，特别使用位于水晶4的周边的接触垫，和通过由连续交替导电和绝缘部分形成的连接器连接到该电子单元。熟悉本技术领域的人士理解在玻璃表面如何形成透明电极和如何连接多个电容接触敏感传感器到位于手表1内的电子单元(未示出)。因为水晶4占据表壳2的大部分上表面，因此为驱动计算机光标的敏感区较大，无需修改手表的常规尺寸、外形和模拟形式的时间显示。然而，应该注意，本发明还应用于数字时间显示。在后一场合，或者在覆盖LCD单元的保护玻璃上、或者至少在LCD单元的顶部的一部分安排电容传感器的敏感垫16。敏感垫组16由水晶4支持，这些垫延伸到该水晶的大部分。在另一可选的实施例中，接触敏感传感器的部分敏感垫可以位于表壳2的窗口或顶部18。
敏感垫16确定手表的用于驱动计算机光标运动的接触敏感区。在图1中，这些敏感垫16以确定基本正方形垫的行和列的矩阵形状排列。
在第一光标控制变型方案中，可以确定当手指通过水晶4时被驱动的该组敏感垫。然后，通过已知方法，特别是最小平方方法，确定该光标的相应移动方向。此外，连续驱动敏感垫的速度允许确定光标的运动速度，其例如正比于手指在水晶上移动的速度。通过区分每一接触敏感传感器的驱动水平，可以执行前面建议的线性回归中的加权。此外，通过用接触敏感区的区段或区域执行线性回归可以分解手指的运动。
根据第二光标控制变型方案，跟踪手指经过水晶4的路径，并用给定放大因子重现相应于该路径的光标运动。为实现这点，特别可以选择在某确定阈值之上驱动的敏感垫，或只保持在每一预定时间期间内具有最大驱动水平的接触敏感传感器或所有具有基本这种最大水平的传感器的重心。于是人们可以用给定频率来确定手指在水晶4上的连续位置。此外，因此容易确定手指运动的速度。
根据一个改进的光标控制变型方案，光标在屏幕上的运动以非线性方式改变，作为用户手指在手表的敏感区上面运动的函数。根据用图2中的坐标图表示的第一实施例，光标的运动△Y和手指在水晶4上面取的路径△X之间的比率作为手指在水晶4上面运动的速度V，或者类似地，以对相邻垫进行连续驱动的瞬时或平均频率的函数增加。在图2中，前述比率作为V(F)的函数连续变化。在用图3的坐标图表示的第二实施例中，前述比率是步进的。在低速时，提供比率1。对于平均速度，提供比率2，而对高速，提供比率等于3。当然，这些值作为非限制例子给出。如从图2显见，对于低速该比率可以小于1。这一改进实施例允许当用户远离目标对象时相对精确地进行大的运动。相反，当光标必须精确在最小距离内运动时，本解决方案允许光标相应于手指在水晶4所确定的一般平面内的运动进行小精确运动。
设置按压按钮14特别是为了执行适合计算机鼠标的操作的点击或者双击。熟悉本技术领域的人士可以想象检测手指运动的速度或连续光标的驱动频率的装置而不会有什么大的困难。以常规方式，按压按钮14与安排在表壳2内的电子接触器连接。根据另一实施例，借助于其驱动元件位于表壳2的顶部特别在6点区域的接触器执行点击功能。作为变型，可以使用安排在同一区域内的压力传感器或者接触敏感传感器代替该接触器。这类实施例特别具有优点，因为它们允许使用食指或中指控制光标运动，而使用同一手的拇指执行点击功能。
参考图4，说明第二实施例。上面已经叙述的参考不再详细说明。手表21包括接触敏感传感器，其一部分敏感垫16基本位于水晶4的外周区域，而敏感垫的第二部分17安排在表壳2的顶部。敏感垫16和17分别形成两个同心的接触敏感区。在每一这样的区内，敏感垫安排成一个圆，相对于这些区域的中心24，等同于表针8和10的轴，确定一个可变的角方向。根据该第二实施例，通过敏感垫16、17的取向分别由用户的手指相对于中心24驱动的敏感垫16和/或17，来确定计算机光标的运动方向。另外，光标运动的速度依赖于被驱动的敏感区或两个相邻的同时被驱动的敏感区。在图4的例子中，这样可以确定三个不同的运动速度，亦即当仅在内部环形区被驱动时为第一速度，当驱动外部环形区时的第二速度和当同时驱动两个敏感区16和17时的第三中间速度。该实施例很有优点，因为这两个同心敏感区在材料上和从视觉上彼此分开，内部区由水晶4支持，而外部区由围绕水晶4的表壳2的顶部18支持。根据图4所示一个变型，点击功能借助电容传感器26执行，其由水晶4支持并位于其中心区域。这允许使用还驱动敏感垫16和/或17的手指迅速执行点击功能。当然，为了移动光标同时保持传感器26处在被驱动状态，可以使用两个手指。这里通过变型应该注意，在另一可选的实施例中，使用如图1场合的按压按钮执行点击功能。
以和上述第二实施例类似方式，在图5的第三实施例中以同心环形区的形状安排接触敏感传感器。这些接触敏感传感器的一部分敏感垫16A确定内部区，而另一部分敏感垫16B确定外部敏感区。然而，在本例中，敏感垫组由水晶4支持，其至少部分为透明的。特别在区域34提供为时间可能还为其它数据的数字显示。由于显示本身不是本发明的目的，这一方面以完全简略方式表示。水晶4可以覆盖LCD显示单元或形成该单元的外顶部。光标运动的控制类似于第二实施例。为能够识别这两个接触敏感区，可以提供视觉装置，特别是确定这两个同心区的设计。
使用部件36执行点击功能，该部件位于6点的位置且与一个接触器或开关连接。作为一种变型，部件36可以与压力传感器连接。
根据也可以应用于上述其它实施例的另一可选实施例，可以通过与安排在表带39的连接件38上的接触器相关联的接触敏感传感器、压力传感器或按压按钮实现点击功能。
图6和7原理表示根据本发明的手表的第四实施例。这里不再详细说明在图1中已经叙述的参考。光标运动控制装置类似于第一实施例。接触敏感区位于水晶4之上。该第四实施例基本通过允许执行点击功能的装置来区别。这些装置由与压力传感器相关联的水晶4形成，特别是安排在外周区域内水晶4下的压电水晶44。通过在水晶4上施加压力执行点击功能。
使用透明材料形成敏感垫16，并电气连接到位于水晶4的外周区域的接触垫46。这些垫46电气连接到电子机构48，更特别连接到用于由接触敏感传感器提供的电信号的电子处理单元50。这一电气连接使用具有放置在盖面46的导电部分的Zebra型连接器52实现，这些导电部分由绝缘部分分开。熟悉本技术领域的人士公知这些弹性连接器。
电子单元50电气连接到天线54，其与设在计算机内或作为其外周单元的阅读器或接收器无接触通信。设置作为电源的电池或可再充电蓄电池56。应该注意，十分有利的是可再充电蓄电池可以与集成在手表41内的发电机相关联，并机械连接到一个摆块，该系统对熟悉本技术领域的人士来说已经公知。
这样，在该最后的实施例中，与计算机光标控制有关的所有功能都与水晶4相关联。点击和双击功能分别通过一次施压和连续两次施压给水晶4而实现。还应该注意，压电传感器44可以为环形或由安排在一个圆上的几部段形成。类似地，连接器52可以是环形或者由几部段形成。在一个特别的实施例中，形成传感器44的部段和形成连接器52的部段交替安排在一个圆上，以便限制水晶4为该压力传感器和该电气连接器需要的外周表面。在另一实施例中压力传感器也可以用压敏电阻元件或用微接触器形成。
最后，应该注意，水晶4可以具有任何形状，特别可以是基本正方形或长方形。

Claims (18)

1．一种手表(1；21；31；41)，其包括用于至少一项与时间有关的数据的显示装置(8；10；34)和具有至少部分透明的外部元件(4)，该元件覆盖所述显示装置或形成这些显示装置的外部部分，其特征在于，所述手表包括用于控制光标在计算机屏幕上运动的第一控制装置(16、17、16A、16B、50、52、54)，这些第一控制装置由多个接触敏感传感器形成，它们各自的敏感垫(16、16A、16B)至少部分由所述外部元件支持。
2．根据权利要求1所述的手表，其特征在于，所述第一装置包括模拟显示器(8、10)，其由确定手表水晶的所述外部元件(4)保护，所述敏感垫(16)至少部分位于所述模拟显示器之上。
3．根据权利要求1或2所述的手表，其特征在于，由所述外部元件(4)支持形成所述第一装置的所述接触敏感传感器的所述敏感垫(16、16A、16B)组。
4．根据权利要求1或2所述的手表，其特征在于，所述接触敏感传感器的部分所述敏感垫(17)安排在表壳(2)围绕所述外部元件(4)的顶部(18)内。
5．根据前述权利要求中任何一个权利要求所述的手表，其特征在于，所述多个接触敏感传感器的所述各敏感垫以确定行和列的矩阵的形状安排，该矩阵延伸过大部分所述外部元件(4)。
6．根据权利要求5所述的手表，其特征在于，它另外包括检测用户的手指在所述外部元件上的运动速度或对连续传感器的驱动频率的装置。
7．根据权利要求6所述的手表，其特征在于，所述光标的运动(△Y)和由用户的手指跨越所述外部元件(4)所取的路径(△X)之间的比率在最低速度或驱动频率下小于在较高速度或驱动频率下。
8．根据权利要求5到7所述的手表，其特征在于，所述光标在所述计算机屏幕上面的运动基本相应于用户的手指在所述外部元件(4)上面所取的路径。
9．根据权利要求1到4中任何一个权利要求所述的手表，其特征在于，所述敏感垫(16、17；16A、16B)在同心区内安排，所述光标的运动方向由被驱动的一个垫或多个垫相对于所述同心区的中心定位确定。
10．根据权利要求10所述的手表，其特征在于，所述光标的运动速度依赖于被驱动的同心区或两个被同时驱动的相邻的同心区。
11．根据前述权利要求中任何一个权利要求所述的手表，其特征在于，该手表另外包括第二控制装置(14；26；36；44)，用于选择在所述屏幕上表示的对象或执行与所述对象有关的命令。
12．根据权利要求11所述的手表，其特征在于，所述第二控制装置(36)安排在表壳(2)的顶部(18)内基本在6点的位置。
13．根据权利要求11或12所述的手表，其特征在于，所述第二控制装置也由接触敏感传感器(26)形成。
14．根据权利要求11所述的手表，其特征在于，所述第二控制装置由与一个电气接触器相关联的按压按钮(14)形成。
15．根据权利要求11所述的手表，其特征在于，所述第二控制装置安排在表带的一个连接件(38)中或在表带的某部分内。
16．根据权利要求11所述的手表，其特征在于，所述第二控制装置由与压力传感器相关联的所述外部元件(4)形成，通过对所述外部元件施压执行对某个对象的所述选择或与所述对象有关的命令。
17．根据权利要求16所述的手表，其特征在于，所述压力传感器由在所述外部元件(4)的外周安排的压电水晶(44)形成。
18．根据权利要求11所述的手表，其特征在于，所述第二控制装置由与至少一个微接触器或小行程接触器相关联的所述外部元件(4)形成。
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