CN1701299A - 指向装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种使用一手指操控一可携式电子装置的指向装置。该指向装置至少包含一用于照射一对象的光线发射构件；一孔用于透过该孔传送来自该光线发射构件的光线；一图像获取区域，用于自该传送的光线中获取该对象的一图像；一图像形成构件，经由将来自该图像获取区域所反射的光线聚焦形成一图像；一转换物件，用于将经由该图像形成构件所形成的该图像转换成一电子信号；以及一操作装置，用于使用来自该转换构件输出的该电子信号侦测该图像的改变以及计算该改变的数量。该对象是指一手指的该表面、一晶格或任何可感知的模式。因为尺寸小，所以该指向装置能够在一可携式电子装置(例如，一移动电话以及PDA)上具体实施。

Description

指向装置

技术领域

本发明有关一种指向装置，尤其是用于使用一手指操作一掌上型终端机(handheld terminal)。

背景技术

指向装置一般包含XY输入板(XY Tablet)，轨迹球以及鼠标，其皆是使用于例如台式的不动的装置，以及例如笔记本电脑的可携式电子装置的电脑触控式屏幕面板「touch screen panels(于后以TSPs表示的)」和触控板(touch pads)。

该XY输入板是使用以一独立的磁场感应器来计算该磁场(magnetic field)的位置变化的一构件，该位置变化经由该电流的流程所产生。详细来说，该电流是连续地施加至包含朝向X或者Y方向的二维导体的一晶格以产生一磁场。该XY输入板包含连接一XY输入板主体的一磁场感应器。

该轨迹球包含一适当的定位构件以防止一滚动的球体滑出轨道，以及至少二组侦测该球滚动的滚动速度感应器。该轨迹球使用该滚动速度感应器表示该球的滚动而成二维的移动。

该滚轮鼠标(ball mouse)是借由反向应用该轨迹球的原则的一装置。在该滚轮鼠标上，替代一滚轮，相对地该轨迹球装置自己本身移动以滚动该球，所以该滚轮鼠标使用该轨迹球装置自己本身的移动表示该二维的移动。

该TSP包含二组毗邻的平坦式电阻薄层(flat resistance films)。如果一使用者以例如一圆珠笔的第一线的构件按压该面板，在该按压点上该电阻薄层彼此接触以形成一电阻回路。借由一适当的此等回路的组合，在该电阻薄层之间接触的该位置能够二维地予以计算。

图1是说明一般光学鼠标装置的示意图。如图1所示，该光学鼠标装置具包含互补金属氧化物半导体(CMOS)图像感应器(于文后皆称为CIS)的一二维的光学感应器阵列10。此外，加入一光学构件(例如，透镜1ens)至该二维的光学感应器阵列10并借由自一表面20反射光线感知该鼠标位置的座标。如果该光学鼠标未被移动则将不会有该座标的改变。如果移动该光学鼠标，该光学鼠标的座标改变。

上述光学鼠标装置依据该座标改变使用一适当的操作装置25以及一运动探测器30计算该光学鼠标的移动。特别地，为了决定该移动距离，该运动探测器30采用移动估量方法。一般的光学鼠标透过一孔传送光线(该孔借由其外罩底端朝向一物件的该光学座落的表面以形成的)。该光线发射构件是一般发光二极管(LED)。此外，该一般的光学鼠标装置采用一结构以缩小经由自该表面20直接反射的反射光线造成的错误。

无论如何，此等一般的指向装置具有一些缺失。举例来说，该TSP能够以一第一线的工具经由按压该图示以启动一期望的图示来操控一机器。然而，该TSP需要使用者使用双手，经由一手握持该TSP并且经由另一手使用该第一线工具。在该第一线工具错误定位或无法联系时，该使用者没有使用该TSP的能力。施加该滚轮鼠标以及光学鼠标至一小型可携式电子装置是有其困难度，因为该等移动结构有本质的限制。

图2显示一具有一般指向装置的一可携式电子装置的例子。虽然图2以一指向装置展示一笔记本电脑，所有的可携式电子装置包含个人数字助理(PDA)以及该笔记本电脑能够利用该指向装置。如图2所示，该笔记本电脑具有一平板显示器以及图形使用者界面(GUI)以扩大使用者的便利性。使用者需要使用一指向装置(例如，一触控板70)、一TSP或一鼠标以利用该可携式电子装置的GUI。

无论如何，在该一般可携式电子装置上，在该上层区域一重要的部分必须被分配给该触控板。另外，该鼠标装置能够与该可携式电子装置的一连接端口相耦接，但是，在该例子中，该使用者除了该可携式电子装置外还必须携带独立的鼠标。

韩国专利申请案第2002-14430号揭示具有一指向装置的一可携式无线信息终端机以有效率地在该GUI环境下利用应用程序。在上述的可携式无线信息终端机上，该指向装置包含一滚轮以及一感应器，其是用以感应滚动方位，并且该指向装置架置于该信息终端机较低端以方便移动LCD上的一游标。

然而，该上述的先前技术具有有限制一滚轮鼠标的问题，因为该指向装置利用安装于一外罩上的一凹槽的一滚轮。另外，该滚轮自该可携式终端机的较低端向外突出，因此造成使用上的不便。

发明内容

本发明提供一指向装置，其至少包含：一光线发射构件，其用于照射一对象；一孔，来自该光线发射构件的光线是透过该孔传送；一图像获取区域，其用于自该传送的光线中获取该对象的一图像；一图像形成构件，其用于将该图像获取区域所反射的该光线聚焦形成一图像；一转换物件，其用于将该图像形成构件形成的该图像转换成一电子信号；以及一操作装置，其用于使用来自该转换构件输出的该电子信号侦测该图像的改变以及计算该改变的数量。此中，该对象是指手指的该表面、一晶格或任何可感知的模式。

在一第二具体实施例中，本发明提供一指向装置，其至少包含：一光线发射构件；一光线导引结构，其用以导引来自该光线发射构件的光线至一对象；一图像获取区域，其用以自该导引的光线获取该对象的一图像；一图像形成构件，其用以将该图像获取区域所反射的该光线聚焦形成一图像；一转换构件，其用以将该图像形成构件所形成的该图像转换成一电子信号；并且一操作装置，其用以使用来自该转换构件输出的该电子信号侦测该图像的改变以及计算该改变的数量。此中，该对象是指手指的该表面、一晶格或任何可感知的模式。

如一第三具体实施例，本发明提供一指向装置，其至少包含一光线发射构件；一光线导引结构，其用以导引来自该光线发射构件的光线至一对象；一图像获取区域，其用以自该导引的光线获取该对象的一图像；一图像形成构件，其用以经由聚焦自该图像获取区域反射的该光线形成一图像；一外罩，其与该图像获取区域相耦合；一转换构件，其用以转换经由该图像形成构件形成的该图像而成一电子信号；一印刷电路板，其上固定该转换构件；一遮罩，其用以保护该光线发射器、该图像形成构件、该外罩、该转换构件和该印刷电路板；并且一操作装置，其用以使用来自该转换构件输出的该电子信号侦测该图像的改变以及计算该改变的数量。

附图说明

图1是说明一般常见光学鼠标装置的示意图；

图2是显示具有有一常见的指示装置的可携式电子装置的一例子立体图；

图3是根据本发明一具体实施例说明一指向装置的示意图；

图4是根据本发明另一具体实施例说明一指向装置的一示意图；

图5是根据本发明第三具体实施例说明一指向装置的一示意图；

图6是根据本发明显示可用于一指向装置的物件的例子的示意图；

图7是一说明本发明的该指向装置如何运作的例子的示意图。

图8根据本发明显示具有有一指向装置的可携式电子装置的一例子的立体示意图；

图9是根据本发明说明具有接触感应器的指向装置的示意图；

图10是说明具有整体结构的二维指向装置的示意图；

图11是根据本发明另一具体实施例说明指向装置的示意图；

图12是根据本发明显示装配指向装置的可携式电子装置的一例子的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳具体实施例做出更详尽的说明。

图3是依据本发明的一较佳具体实施例的一指向装置的示意图，该本发明的指向装置计算一指标器的距离以及方向以借由取得和分析一图像移动(该图像经由自一光线发射构件100至一接触物件110所发射的光线来形成)。该方法呈现出一光学鼠标移动至一书桌或一平坦部分的固定表面上的相似的作用。在此，该指标器意指在显示器装置的一屏幕上的一指示器，而其是透过一指标装置(例如，鼠标)以移动的。

上述的指向装置是架设于一可携式电子装置上并且需要改变图像。换句话说，一使用者能够便利地使用他/她的手指的表面来控制在可携式电子装置的该屏幕上的一指标器。由于一手指的移动，移动该指标器的距离以及方向能够透过图像改变分析来予以计算。

根据本发明，该指示装置包含一光线发射构件100、一图像获取区域(图中未显示)、一图像形成构件120、一转换构件130、一运动探测器140以及一操作装置150。此等组成部分将于后详细说明。

该光线发射构件100发射光线以照亮一控制指标器的一接触物件。该接触物件110是一使用者手指的表面、一晶格或者任何可感知的式样。该光线发射构件100是一LED、一激光二极管或者一有机电激发光(organicelectroluminescence)。

该图像获取区域(图中未显示)需要使用以该光线发射构件100照亮的该光线的移动数据。该图像获取区域是座落于自该图像形成构件120的一预先决定的距离。该图像获取区域具有一透明构件的一外罩(其接触该接触的物件110的表面是平坦并以透明材质制作而成)。该外罩覆盖住以防止该图像获取区域的该表面损坏或沾污。另外，该图像获取区域可是一自该图像形成构件120的一预先决定的距离座落的虚拟平面。

该图像形成构件120经由聚焦自该图像获取区域反射的该光线形成在该相对边上一图像。该图像形成构件120可是一光学物镜、一球状或非球状的物镜或一镜子。

该转换构件130侦测经由该图像形成构件120形成的该模拟图像并且转换成一数字图像。该转换构件130是一光学感应器阵列(于其上具有复数个CMOS图像感应器或电荷耦合元件(CCD)图像感应器以二维形式排列)。

该运动探测器140使用一移动估量方法通过自该转换构件130接收的该数字图像感知该移动的范围。该运动探测器140使用一移动估量器。

该操作装置150接收该移动的范围(例如，自该运动探测器140的一变动数据)并且计算该指标器被移动的距离和方向。该操作装置150与该指向装置或者架设有该指向装置的一机器的处理器相耦接。此外，该处理器能够在一显示器的该屏幕上控制该指标以致使经由一期望的距离能够自由地朝向一期望的方向移动。

在图3上，该标号160是一指向装置的一外罩或装有该指向装置的一可携式电子装置。该标号170是穿透该外罩160形成的一孔。自该光线发射构件100的该光线通过该孔170从该手指表面反射。

举例来说，来自一发光二极管的该光线根据该手指表面的一模式照射至该手指表面上并且反射。自该手指表面反射的光线通过该物镜在该CMOS图像感应器或CCD图像感应器阵列的表面上形成一图像。并经由该CMOS图像感应器或CCD图像感应器阵列转换该形成的图像成一电子信号并且输入一数字处理部分以使其转变成一数字图像。

该上述的图像取得在一即时的基准上非常迅速地被执行。该移动估量器经由比较在二相邻时间顺序点上的该图像以侦测在图像之间改变的范围。该侦测的移动指示出在该相邻时间顺序点上的移动。因此，本发明能够使用该手指的移动包含该指示装置(例如，一电脑的一鼠标装置)。

一常见的鼠标装置需要一广大的平坦区域以使该鼠标能在上移动，但是本发明能够经由减小该图像获取区域的面积大小来包含该指向装置。

图4和图5是根据本发明具体实施例说明一指向装置的示意图。在图4上说明的该指向装置附加包含一附加的透明板(transparent plate)180以及与图3上的指向装置相对照的另一LED104。

一般在该手指表面以及该图像获取区域之间的该距离改变造成图像不清，因此导致移动分析的困难。无论如何，经由使用该透明板180缩短该物镜焦点的长度，本发明的该指向装置能够避免此问题。详细来说，为了一致地维持在该接触物件以及该图像获取区域之间的该距离，本发明利用该透明板以致使该手指在该平坦区域上移动。

另外，当该手指表面110移动时，因为一外部的三维的光射，该维度以及该手指阴影的位置可改变导致造成误差。该问题能够以二组LEDs(102，104)来解决。

参照图5，该指向装置还至少包含一光线导引结构190。该光线导引结构190转换传送至该透明板180的该光线至与平面光线相似的该光线，因此由于光射的改变减小了误差发生并且一致地分散来自该光线发射构件100的该光线以致使不断地维持在该预先决定的区域上期望的亮度。另外，为了减小光线或图像的传送遗失，适当地校正该关于该光线导引结构190的因素。

图6是根据本发明显示可用于一指示装置主体的例子。在图6中，(a)是一手指的指纹辨识，(b)是一晶格(lattice)，(c)是任何可感知模具有的一例子。根据本发明该指示装置使用一手指的表面，一晶格或者一可感知模具有以作为该接触的主体。

图7是说明本发明的该指示装置如何运作的图示。在图7中(a)，区域200是一图像，该图像在该初始T＝0时间点上在一CMOS图像感应器或一CCD图像感应器上形成，并且区域210是在一预先决定的时间T1期间在该区域200向右移动四个像素以及向下移动三个像素之后的一图像。在图7上，区域220是在该初始T＝0时间点上在一CMOS图像感应器或一CCD图像感应器上形成的一图像并且区域230是在一预先决定的时间T2期间在该区域220向左移动二个像素以及上移动三个像素之后的一图像。因此，根据本发明该指向装置能够识别做出一移动的该方向以及距离。

图8显示根据本发明装配一指向装置的一可携式电子装置。如图8所示，该可携式电子装置包含一PDA。该PDA装配如上所述的装置310。该指向装置310未暴露于外部并且在该指示装置的该位置点上方打上一十字型标示3204以表示一手指放置的地方，举例来说，即将手指置于此处以控制一指标。

更可取地，该可携式电子装置300还包含至少连接至该指向装置310的一选择按钮330。该选择按钮330被使用来选择具有经由该指示装置310移动的指标的一目标或者输入一命令。在此，该可携式电子装置300使用一辅助电池作为一主要电力来源。

图9是根据本发明说明具有一接触感应器的一指向装置的示意图。再者，在一可携式电子装置上的该光线发射构件仅在该指向装置使用期间必须被操作，其因于需要一大量的电力来操作该光线发射构件。所以当决定如果该指示装置是处于使用中，一接触感应器350才在该图像获取区域被指致动。当一手指碰触该接触感应器350或放置于接近该指向装置附近时，该控制部分360操作该光线发射构件以致使该指向装置开始运作。根据该手指在一预先决定的时间间隔上接触的时间，该接触感应器350可执行选择开关的任务，其相似于一常见鼠标装置的双击(double-click)，其是用于选择该目前的位置或者一预先决定并经由一指标器指示的功能。对于该选择开关的该任务包含，接触式(contact)、非接触式(non-contact)以及必须在一短时间间隔上顺序执行的接触(contact have to be performed in sequence in a short timeinterval)。

该接触感应器350可内部连接该转换构件的开关(on-off terminals)以及该光线发射构件以便控制该转换构件的开或关的状态以及根据该主体的该″接触″或″非接触″的状态使用硬体的该光线发射构件。该接触感应器350的该输出可与该控制部分连接以便控制该转换构件的开或关的状态以及使用软体的该光线发射构件。

另外，该接触感应器350放置于自该图像获取区域的中心大约三公分的一半径范围内的该图像获取区域周围并且能够经由接触和非接触的模式被具体化实施。

当一使用者利用装配该指向装置的可携式电子装置时，他或她可使用一不需要该指向装置的一程序。在本实施例中，他或她可推动该接触感应器经由错误(mistake)取代一期望的按钮。由于上述的错误，避免该指向装置的该意外的操作，具有该指向装置的该可携式电子装置可被程序化以致使如果发生一程序需要该指向装置，该接触感应器操作该指向装置并且如果发生一不需要该指向装置，该指向装置关闭其功能。

举例来说，仅使用方向键的游戏的地方不需要该指向装置，在一屏幕上显示该游戏时，该指向装置经由一适当程序化的构件是自动地关闭。

图10是说明具有整体结构的一二维指向装置。如图10所示，该指向装置根据本发明使用在小型可携式电子装置(例如，移动电话)，因此该指向装置的该微型化是不可或缺的。结合该图像形成构件400与该定影帧410将是合乎需要的。更可取地，可望结合该光线导引结构405、该图像形成构件400以及该外罩410并视为一整体的结构。结合该球状或非球状的物镜进入该整体的结构以作为该整体的结构一部分。由于在组合上的容限(tolerance)借由减小缺陷的发生，上述的整体的结构增进了操作效率以及生产率。

图11是根据本发明另一具体实施例说明一指向装置的一示意图。图12是根据本发明显示装配该指向装置的可携式电子装置的例子。

如图11以及图12所示，在一小型可携式电子装置(例如，一移动电话)上的该指向装置是经由使用按压的该选择方法具体实施化。位于该结合的指向装置组件500的顶端有一接触区域510以及在该指向装置组件500下方有一开关520。如果按压该接触区域510，该指向装置组件能够上下移动以操控该开关520，选择在一屏幕530上经由一指标器540指示的图形图示，然后执行该相关功能。

另一方面，本发明的该指示装置可利用一手心的表面、手背的表面以及所有类型的具有有相似一手指表面的物件，并将之视为一购件以控制该指标。

该前述具体实施例仅是示范例并且不能够解释为限制本发明的一个条件。经由本发明的教导能够迅速地施加至其他类型装置。该本发明的描述仅在于说明用途，并不限制本专利申请的范围。对于在此技术上谙此技术的人员来说，许多不同的修该以及变化将都是显而易知的。

因此，根据本发明的指向装置能够通过该缩小图像获取区域在一小空间上具体实施化。另外，该指向装置不需要一鼠标板或一平坦的表面。因为尺寸小，所以该指向装置能够在一可携式电子装置(例如，一移动电话以及PDA)上具体实施化。

Claims (20)

1.一种指向装置，其中至少包含：

一光线发射构件，其用以照射一对象，该对象是选自手指的一表面、晶格以及任何可感知的模式；

一图像获取区域，其用以自该传送的光线中获取该对象的一图像；

一图像形成构件，其用以将来自该图像获取区域反射的该光线聚焦形成一图像；

一转换构件，其用以将该图像形成构件所形成的该图像转换成一电子信号；并且

一操作装置，其用以使用来自该转换构件输出的该电子信号侦测该图像的改变以及计算该改变的数量。

2.一种指向装置，其中至少包含：

一光线发射构件；

一光线导引结构，其用以导引来自该光线发射构件的光线至一对象上，该对象是选自一手指的一表面、一晶格以及任何可感知的模式；

一图像获取区域，其用以自该导引的光线中获取该对象的一图像；

一图像形成构件，其用以将来自该图像获取区域反射的该光线聚焦形成一图像；

一转换构件，其用以将该图像形成构件形成的该图像转换成一电子信号；并且

一操作装置，其用以使用来自该转换构件输出的该电子信号侦测该图像的改变以及计算该改变的数量。

3.如权利要求1或2所述的指向装置，其特征在于该光线发射构件是选发光二极管、激光二极管以及有机电激发光。

4.如权利要求3所述的指向装置，其特征在于该光线发射构件包含至少一发光二极管。

5.如权利要求1或2所述的指向装置，其特征在于该转换构件是CMOS图像感应器或CCD图像感应器。

6.如权利要求1或2所述的指向装置，其特征在于还至少包含一选择按钮，其用以经由该指向装置或输入一指令所移动的一指标器来选择一目标。

7.如权利要求1或2所述的指向装置，其特征在于该图像形成构件是选自球状或非球状的物镜以及球状或非球状的镜子。

8.一种指向装置，其特征在于至少包含：

一光线发射构件；

一光线导引结构，其用以导引来自该光线发射构件的光线至一对象；

一图像获取区域，其用以自该导引的光线中获取该对象的一图像；

一图像形成构件，其用以将该图像获取区域所反射的该光线聚焦形成一图像；

一外罩，其与该图像获取区域相耦合；

一转换构件，其用以将经由该图像形成构件所形成的该图像转换成一电子信号；

一印刷电路板，其上固定有该转换构件；

一遮罩，其用以保护该光线发射器、该图像形成构件、该外罩、该转换构件和该印刷电路板；以及

一操作装置，其用以使用来自该转换构件输出的该电子信号侦测该图像的改变以及计算该改变的数量。

9.如权利要求8所述的指向装置，其特征在于该对象是选择自手指的一表面、晶格以及任何可感知的模式。

10.如权利要求8所述的指向装置，其特征在于还至少包含一接触感应器，其用以决定该指向装置是否在使用中。

11.如权利要求10所述的指向装置，其特征在于该接触感应器是经由一直接接触或非接触形式的构件具体实施。

12.如权利要求10所述的指向装置，其特征在于该接触感应器依据该接触感应器是否为一人类身体或一物件所接触而来控制该光线发射构件或该转换构件的一开关的状态。

13.如权利要求10所述的指向装置，其特征在于该接触感应器座落于自该图像获取区域的该中心起算大约三公分的一半径范围内的该图像获取区域周围。

14.如权利要求10所述的指向装置，其特征在于该接触感应器仅需要该指向装置的程序来操控该指向装置。

15.如权利要求10所述的指向装置，其特征在于该接触感应器执行一选择切换的任务，其用于选择该本位置或经由一指标器指示的一预先决定的功能。

16.如权利要求15所述的指向装置，其特征在于该选择切换任务是依据在接触以及未接触该接触感应器之间的时间间隔的变化来执行。

17.如权利要求8所述的指向装置，其特征在于该光线导引结构、该图像形成构件以及该外罩整合成一整体的结构。

18.如权利要求1、2或8所述的指向装置，其特征在于在该图像获取区域上具有涂层以防止该图像获取区域损坏或者该图像获取区域被沾污。

19.如权利要求1、2或8所述的指向装置，其特征在于该操作装置接收来自该转换构件的该电子信号并且决定经由计算该电子信号以移动一指标器的该距离或方向。

20.如权利要求1、2或8所述的指向装置，其特征在于该图像获取区域是一透明的构件或者座落于离开该图像形成区域的一预先决定的距离的一平面。

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