專(zhuān)利名稱(chēng)：適于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“視眼”鼠標(biāo)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及在如下兩個(gè)美國(guó)專(zhuān)利中所述的內(nèi)容5,578,813，1995年3月2日申請(qǐng)，1996年11月26日公布，題目為“補(bǔ)償非線性移動(dòng)的徒手圖象掃描裝置”；5,644,139，1996年8月14日申請(qǐng)，1997年7月1日公布，題目為“適于檢測(cè)導(dǎo)航傳感器相對(duì)于目標(biāo)移動(dòng)的導(dǎo)航”。這兩個(gè)專(zhuān)利有相同的發(fā)明者Ross R.Allen，David Beard、MarkT.Smith和Barclay J.Tullis。這兩個(gè)專(zhuān)利都轉(zhuǎn)讓給了Hewlett-packad公司。本申請(qǐng)也涉及在另一個(gè)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中所述的內(nèi)容<目前不知...S/N08/540,355被允許但尚未公布>1995年10月6日申請(qǐng)，題目為“跟蹤姿態(tài)的方法和系統(tǒng)”，該專(zhuān)利也轉(zhuǎn)讓給Hewlett-packard公司。這三個(gè)專(zhuān)利敘述了跟蹤位置移動(dòng)的技術(shù)。這些技術(shù)是下述優(yōu)選實(shí)施例中的組成部分。因此，美國(guó)專(zhuān)利5,578,813；5,644,139和<諸如按S/N08/540,335公布的>均在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
適于同計(jì)算機(jī)及其顯示器一起使用的手操作指向裝置的應(yīng)用已非常普遍。迄今各種裝置中最流行的是普通的(機(jī)械的)鼠標(biāo)器。普通的鼠標(biāo)器一般有裝以三個(gè)或更多個(gè)低摩擦材料的向下突出墊的底面，這些墊使該底面在一個(gè)配合鼠標(biāo)器墊的工作面以上升高一個(gè)短的距離。位于鼠標(biāo)器底面中央的是一個(gè)孔，一個(gè)像皮包面的鋼球(以下簡(jiǎn)稱(chēng)橡皮球)下面的一部分經(jīng)這個(gè)孔伸出；在運(yùn)行時(shí)，重力將該球下拉至鼠標(biāo)器墊的上表面。鼠標(biāo)器墊一般是覆蓋適當(dāng)織物的密集網(wǎng)眼的泡沫橡皮墊。那些低摩擦墊容易在織物上滑動(dòng)，但橡皮球不滑動(dòng)，而是當(dāng)鼠標(biāo)器移動(dòng)時(shí)滾動(dòng)。在鼠標(biāo)器內(nèi)部的是滾輪、或者滑輪，它們?cè)谄浯髨A(平行于鼠標(biāo)器底面的大圓)處接觸球并將其轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。鼠標(biāo)器的外殼如此構(gòu)成，以致當(dāng)它被使用者的手覆蓋時(shí)它顯得有一個(gè)“前后”軸(沿使用者的前臂)和正交的“左右”軸。與球的大圓接觸的內(nèi)部滑輪被這樣安排，使得一個(gè)滑輪只對(duì)獲得鼠標(biāo)器沿前后軸的移動(dòng)分量的球滾動(dòng)起響應(yīng)，還使得另一滑輪只對(duì)由沿左右軸的移動(dòng)分量產(chǎn)生的滾動(dòng)起響應(yīng)。由此得到的滑輪或接觸滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生代表這些移動(dòng)分量的電信號(hào)。(譬如說(shuō)，F(xiàn)/B代表前或后，而L/R代表左或右。)這些電信號(hào)F/B和L/R被聯(lián)到計(jì)算機(jī)，在那里軟件響應(yīng)這些信號(hào)，根據(jù)鼠標(biāo)器的移動(dòng)按Δx和Δy改變指針(光標(biāo))所顯示的位置。使用者按需要移動(dòng)鼠標(biāo)器使得所顯示的指針到所想要的地點(diǎn)或位置。一旦在屏幕上的指針指到一個(gè)感興趣的目標(biāo)或地點(diǎn)，用握鼠標(biāo)器的手的手指啟動(dòng)在鼠標(biāo)器上的一個(gè)或多個(gè)按鈕之一。該啟動(dòng)用作采取某個(gè)動(dòng)作的指令，動(dòng)作的性質(zhì)由計(jì)算機(jī)中的軟件來(lái)規(guī)定。
不幸，上述通常種類(lèi)的鼠標(biāo)器受到一些缺點(diǎn)的影響。這些缺點(diǎn)中有鼠標(biāo)器球的變質(zhì)或其表面損壞，鼠標(biāo)器墊表面的變質(zhì)或損壞，以及對(duì)于接觸滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)輕便性減退(譬如說(shuō)，(a)由于污物或纖維屑的累積，或者(b)因?yàn)槟p，或者(c)(a)和(b)兼有之)。所有這些情況可以是需要時(shí)運(yùn)行的鼠標(biāo)器的反復(fù)無(wú)?；蛲耆ъ`的原因。這些事件對(duì)使用者來(lái)說(shuō)會(huì)是相當(dāng)受挫的，他們抱怨或許是，盡管屏幕上的光標(biāo)以所有其他方向移動(dòng)，但他卻不能使光標(biāo)，譬如說(shuō)，向下移動(dòng)。因此，工業(yè)界已答應(yīng)制造可取下的鼠標(biāo)器球以便易于更換和清潔裝球的凹進(jìn)區(qū)。加強(qiáng)的鼠標(biāo)器球的衛(wèi)生也曾是引進(jìn)鼠標(biāo)器墊的主要?jiǎng)訖C(jī)。然而，有些使用者極其厭惡這些補(bǔ)球顯得無(wú)濟(jì)于事那一時(shí)刻的他們特有的鼠標(biāo)器。鼠標(biāo)器和鼠標(biāo)器墊的更換是一個(gè)有生氣的行業(yè)。
整個(gè)這種毛病的突出原因是，普通的鼠標(biāo)器其結(jié)構(gòu)和操作上基本上是機(jī)械的，并在很大程度上依賴(lài)于關(guān)于機(jī)械力如何被產(chǎn)生和傳遞的相當(dāng)仔細(xì)的妥善處理。
已有若干較早的用光學(xué)方法替代機(jī)械方法的嘗試。這些包括用光敏檢測(cè)器響應(yīng)鼠標(biāo)器在特殊標(biāo)記的鼠標(biāo)器墊上的移動(dòng)，并響應(yīng)特殊刻條紋的鼠標(biāo)器球的移動(dòng)。美國(guó)專(zhuān)利4,799,055敘述了一種光學(xué)鼠標(biāo)器，這種鼠標(biāo)器不需要任何特預(yù)先標(biāo)記的表面。(它揭示的兩個(gè)在X和Y方向正交的一個(gè)象素寬的光敏傳感器直線陣列和它的狀態(tài)機(jī)器運(yùn)動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)使它成為所引入專(zhuān)利的技術(shù)的遠(yuǎn)早期的遠(yuǎn)親，不過(guò)我們的看法是，移位且相關(guān)陣列(在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的象素圖案)技術(shù)明顯是更復(fù)雜和費(fèi)力的。)至今，盡管使用者因機(jī)械鼠標(biāo)器受挫已十來(lái)年，但這些較早期的光學(xué)技術(shù)沒(méi)有一個(gè)被廣泛地接受作為普通的機(jī)械鼠標(biāo)器的滿意替代。于是，如果有這樣一種非機(jī)械鼠標(biāo)器它從制造的觀點(diǎn)看是可行的、相對(duì)價(jià)廉、可靠；并且，它基本上作為普通的鼠標(biāo)器的工作相等物出現(xiàn)在使用者面前，這將是所希望的。這個(gè)需要或許能由一種新型的光學(xué)鼠標(biāo)器所滿足，它有常見(jiàn)的“觸覺(jué)”和無(wú)意外的工作狀況。如果這種新型光學(xué)鼠標(biāo)器不依賴(lài)于同鼠標(biāo)器墊(不管是專(zhuān)用的或非專(zhuān)用的)相配合，而是能在幾乎任何任意的表面上導(dǎo)航，那會(huì)是更好。

發(fā)明內(nèi)容
用一種光學(xué)的對(duì)應(yīng)物代替普通的機(jī)械鼠標(biāo)器問(wèn)題的一種解決辦法是通過(guò)以一個(gè)象素陣列的形式直接成像各種特定的在鼠標(biāo)器下面的工作面的空間特征，這很像人的視覺(jué)被認(rèn)為做的那樣。概括地說(shuō)，這種工作面幾乎可以是任何平直的表面；具體地說(shuō)，該工作面不必是鼠標(biāo)器墊，專(zhuān)用的或非專(zhuān)用的。為此，在成像機(jī)構(gòu)下面的工作面，譬如說(shuō)，用紅外(IR)發(fā)光二極管(LED)從側(cè)面被照射。相當(dāng)寬的表面種類(lèi)當(dāng)以適當(dāng)?shù)娜肷浣潜徽丈鋾r(shí)產(chǎn)生密集的光亮和陰影的集合。這個(gè)角度一般都很低，譬如說(shuō)，在5到20度量級(jí)，我們將稱(chēng)它為入射的“掠”角。紙、木、膠木和漆面都很好地起作用；關(guān)于唯一不起作用的表面是平滑的玻璃(除非它被覆以指紋！)。這些表面起作用的原因是它們具有一種微紋理，這種微紋理不可能為不用任何工具的人的感官所覺(jué)察。
從微紋理的表面反射的IR光被聚焦到適合的光敏檢測(cè)器陣列(譬如說(shuō)，16×16或24×24)上。LED可以以為使某方面的性能(例如，光敏檢測(cè)器連同工作面反射率的動(dòng)態(tài)范圍)達(dá)到最大而被伺服的穩(wěn)定的或可變的照度量連續(xù)地點(diǎn)著。另外，與光敏檢測(cè)器耦合的電荷堆積機(jī)構(gòu)可被“分流”(用電流分流開(kāi)關(guān))；LED可被脈沖式地接通和關(guān)閉，以通過(guò)伺服平均光量控制曝光量。關(guān)掉LED還節(jié)省電力；在電池工作環(huán)境中，這是個(gè)重要的考慮。各個(gè)光敏檢測(cè)器的響應(yīng)被數(shù)字化到適當(dāng)?shù)姆直媛?譬如說(shuō)，6或8二進(jìn)制位)并作為一個(gè)幀被儲(chǔ)存在數(shù)組存儲(chǔ)器內(nèi)的相應(yīng)單元中。在如此給予了我們的鼠標(biāo)器一個(gè)“眼睛”之后，我們要進(jìn)一步裝備它，以通過(guò)同連續(xù)的幀進(jìn)行比較“看”移動(dòng)。
投影到光敏檢測(cè)器上的圖象的尺寸最好是被成像的原特征的稍微放大，譬如說(shuō)，2到4倍。然而，如果光敏檢測(cè)器足夠小，免去放大會(huì)是可能的并是合乎需要的。光敏檢測(cè)器的尺寸和它們的間隔是這樣，使得每個(gè)圖象特征非常可能有一個(gè)或幾個(gè)相鄰的光敏檢測(cè)器，而不是用相反的方式。于是，由各個(gè)光敏檢測(cè)器代表的象素尺寸對(duì)應(yīng)于在工作面上的一個(gè)空間區(qū)，這個(gè)空間區(qū)的尺寸一般小于在那個(gè)工作面上的一個(gè)典型空間特征的尺寸。空間特征或許是罩鼠標(biāo)器墊的布中的一根纖維、在一張紙或硬紙板中的一個(gè)纖維、在漆面中的極微變化，或在塑料層壓制品上的一個(gè)凸起的微紋理。光敏檢測(cè)器陣列的總尺寸最好是大到足以能接收幾個(gè)特征的圖象。由此可見(jiàn)，這樣的空間特征的圖象產(chǎn)生隨鼠標(biāo)器移動(dòng)被平移的象素信息圖案。在陣列中的光敏檢測(cè)器的數(shù)目和它們的內(nèi)容被數(shù)字化和被俘獲的幀速率共同影響視眼鼠標(biāo)器能多快地在工作面上被移動(dòng)并仍被跟蹤。跟蹤通過(guò)將一個(gè)新俘獲的抽樣幀同一個(gè)以前俘獲的參考幀比較確定移動(dòng)的方向和數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。可行的一個(gè)方法是，依次按一個(gè)象素偏置試探移位所允許的8個(gè)方向(一個(gè)越過(guò)、一個(gè)越過(guò)兼一個(gè)向下、一個(gè)向下、一個(gè)向上、一個(gè)向上兼一個(gè)越過(guò)、在另一個(gè)方向上的一個(gè)越過(guò)等)中的每一個(gè)方向，將這些幀中之一的整個(gè)內(nèi)容上的移位一個(gè)象素距離(與光敏檢測(cè)器對(duì)應(yīng))。這總計(jì)為八個(gè)試探，但我們一定不要忘記不會(huì)再有任何運(yùn)動(dòng)，所以我們還需要一個(gè)第九個(gè)試探“零移位”。在每個(gè)試探移位后，那些互相重迭的幀的部分根據(jù)逐個(gè)象素的基礎(chǔ)被扣除，最后的差被(最好是平方再)相加，構(gòu)成那個(gè)重迭區(qū)內(nèi)的相似性(相關(guān))的量度。當(dāng)然，較大的試探移位是可能的(例如，2個(gè)越過(guò)和一個(gè)向下)；但是，在某點(diǎn)伴隨的復(fù)雜性毀壞便利性，于是，最好是有小的試探移位和高的幀速率。有最小差(最大相關(guān))的試探移位可被取作在二個(gè)幀之間運(yùn)動(dòng)的指示，亦即它提供一個(gè)未處理的F/B和L/R。未處理的移動(dòng)信息可被標(biāo)定和/或累積，以提供方便量化度和有適當(dāng)信息交換速率的顯示器指針的移動(dòng)信息(Δx和Δy)。
在被引的專(zhuān)利中所述的(和被視眼鼠標(biāo)器所使用的)實(shí)際算法是上述算法被改進(jìn)和被完善的版本。例如，比方說(shuō)光敏檢測(cè)器是16×16陣列。我們能說(shuō)，通過(guò)儲(chǔ)存在某時(shí)間t0出現(xiàn)的光敏檢測(cè)器輸出的數(shù)字化值，我們一開(kāi)始取一個(gè)參考幀。在稍后時(shí)間t1，我們?nèi)∫粋€(gè)抽樣幀并儲(chǔ)存另一組數(shù)字化值。我們希望將新的一批九個(gè)比較幀(被認(rèn)為零、一個(gè)越過(guò)、一個(gè)越過(guò)兼一個(gè)向上等)與代表“最后一次我們所在處”的參考幀型式建立相關(guān)。我們比較幀為抽樣幀的暫時(shí)被移動(dòng)型式；注意當(dāng)被移動(dòng)時(shí)，一個(gè)比較幀將不再確切地重選該參考幀。一邊，或兩相鄰邊將是不如原來(lái)那樣相配。沿不相配邊的象素位置將對(duì)對(duì)應(yīng)的相關(guān)(即，對(duì)于特定的移位)無(wú)貢獻(xiàn)，但所有其他象素位置將有貢獻(xiàn)。那么這些其他象素位置就是產(chǎn)生很好信噪比的基本數(shù)目的象素。對(duì)于“最近的鄰近”操作(即，限于零、越過(guò)方向、向上/向下方向以及它們的組合)，相關(guān)產(chǎn)生九個(gè)“相關(guān)值”，其可從具有空間對(duì)應(yīng)性(即，在一個(gè)幀中的一個(gè)象素位置的確同在另一幀中的一個(gè)象素位置配對(duì)-不相配邊將沒(méi)有這樣的配對(duì))的所有象素位置的平方差之和導(dǎo)出。
一個(gè)簡(jiǎn)短的注釋或許依次是關(guān)于移位如何被進(jìn)行以及相關(guān)值如何被獲得。移位由對(duì)存儲(chǔ)器編址偏移來(lái)完成，存儲(chǔ)器能同時(shí)輸出一個(gè)陣列的一整行或列。專(zhuān)用的計(jì)算電路與含有被移位的參考幀的存儲(chǔ)器陣列和含有抽樣幀的存儲(chǔ)器陣列連接。關(guān)于一特定的試探移位(最近的或近的鄰近集合的組元)的相關(guān)值形成很快地被完成。最好的機(jī)械模擬是想象一個(gè)仿佛是個(gè)檢查板那樣布置的明暗圖案的透明(參考)膜，除了布置或許是隨機(jī)的外?，F(xiàn)在想象具有同樣總圖案的第二個(gè)(抽樣)膜被迭在第一個(gè)膜上面，除了是負(fù)圖象(明暗互換)外?，F(xiàn)在這對(duì)膜被對(duì)齊并向燈光舉起。當(dāng)參考膜相對(duì)抽樣膜運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)該組合物進(jìn)入的光量將按照?qǐng)D象重合的程度而變化。進(jìn)入最少光的配置是最好的相關(guān)。如果參考膜的負(fù)圖象圖案是從抽樣膜的圖象位移的一個(gè)或二個(gè)正方形，則進(jìn)入最小光的配置將是與那個(gè)位移相稱(chēng)的配置。我們注意哪個(gè)位移進(jìn)入最小的光；對(duì)于視眼鼠標(biāo)器來(lái)說(shuō)，我們注意到有最好相關(guān)的配置并說(shuō)鼠標(biāo)器就移動(dòng)了那么多。事實(shí)上，這是在一個(gè)集成電路(IC)內(nèi)所發(fā)生的，該集成電路具有為完成我們?cè)诿枋龅膱D象相關(guān)和跟蹤技術(shù)而安排的光敏檢測(cè)器、存儲(chǔ)器和運(yùn)算電路。
如果給定的參考幀能被重用于連續(xù)抽樣幀會(huì)是合乎需要的。同時(shí)，每個(gè)源自在光敏檢測(cè)器的一個(gè)新圖象的九個(gè)(或25個(gè))相關(guān)值(在ti、ti+1、等)的新集合應(yīng)該含有令人滿意的相關(guān)。對(duì)于手握鼠標(biāo)器，若干比較幀的連續(xù)的集合通常能從在t0時(shí)取的(16×16)參考幀獲得。允許實(shí)現(xiàn)這個(gè)的是保持最近運(yùn)動(dòng)的方向和位移數(shù)據(jù)(這相當(dāng)于知道速度和自前次測(cè)量以來(lái)的時(shí)間間隔)。這允許“預(yù)測(cè)”如何(永久地)移位在參考幀中的象素集合，以致對(duì)于下一個(gè)抽樣幀，一個(gè)“最近的相鄰者”能夠被預(yù)期建立聯(lián)系。這種提供預(yù)測(cè)的移位放棄或去掉一些參考幀，結(jié)果減小了參考幀的尺寸和降低了相關(guān)的統(tǒng)計(jì)質(zhì)量。當(dāng)被移位的和被減小的參考幀的一個(gè)邊緣開(kāi)始接近原始參考幀的中心時(shí)，就是取一個(gè)新的參考幀的時(shí)間。這種操作方式被稱(chēng)為“預(yù)測(cè)”，也能被用于5×5的比較幀和一種擴(kuò)展的“近相鄰者”(零，2個(gè)越過(guò)/一個(gè)向上、一個(gè)越過(guò)/兩個(gè)向上、一個(gè)越過(guò)/一個(gè)向上、2個(gè)越過(guò)、一個(gè)越過(guò)......)算法。預(yù)測(cè)的好處是通過(guò)精簡(jiǎn)內(nèi)部相關(guān)程序(避免二個(gè)任意關(guān)聯(lián)的16×16陣列的數(shù)據(jù)的比較)加速跟蹤的過(guò)程和減少用于獲取參考幀的時(shí)間百分比。
除了鼠標(biāo)器一般都有的通常按鈕外，我們的視眼鼠標(biāo)器可以有另一個(gè)按鈕，其暫停對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生移動(dòng)信號(hào)，允許鼠標(biāo)器在工作面上重新物理地定位，而不干擾指針在屏幕上的位置。如果操作者跑出了物理地移動(dòng)鼠標(biāo)器的范圍，但屏幕指針仍需移遠(yuǎn)，就可能需要這種按鈕。這種情況會(huì)發(fā)生在譬如說(shuō)，使用稱(chēng)為“單邏輯屏幕”(SLS)的顯示器系統(tǒng)的UNIX系統(tǒng)中。在其中，或許多達(dá)4個(gè)監(jiān)視器被安排各個(gè)監(jiān)視器顯示總“屏幕”的某個(gè)子部。如果這些監(jiān)視器被安排為高1×寬4，則單個(gè)的相應(yīng)的最大鼠標(biāo)器移動(dòng)所需的左到右距離會(huì)比通常允許的要寬的多。操作者為譬如說(shuō)一個(gè)延長(zhǎng)的向右偏移所執(zhí)行的通常動(dòng)作是簡(jiǎn)單地在工作面(一個(gè)鼠標(biāo)器墊，或也許只是他辦公桌雜亂桌面上清理出來(lái)的一角)右邊抬起鼠標(biāo)器，在左邊放下它，并繼續(xù)向右移動(dòng)它。所需要的是避免運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)在這種動(dòng)作期間受到虛假動(dòng)作影響的方法，使得在屏幕上的指針以一種所預(yù)期和不討厭的方式表現(xiàn)?！氨３帧卑粹o的功能可由在鼠標(biāo)器下面上的一個(gè)鄰近傳感器來(lái)自動(dòng)完成，該鄰近傳感器確定鼠標(biāo)器沒(méi)有同工作面接觸；或者通過(guò)注意到圖象中所有的或大多數(shù)的象素已“變暗”(它實(shí)際上比我們將在下節(jié)更多談?wù)撈湎敕ǖ哪莻€(gè)有些復(fù)雜)來(lái)自動(dòng)完成。如果沒(méi)有保持特征，在鼠標(biāo)器移開(kāi)和放回時(shí)會(huì)有圖象的一些輕微扭曲，這是由于(a)當(dāng)鼠標(biāo)器被舉起時(shí)視場(chǎng)傾斜；或者(b)某個(gè)反常錯(cuò)誤，其中在移開(kāi)和放回時(shí)以完全不同的時(shí)間成像的兩個(gè)無(wú)聯(lián)系的并很寬分離的空間特征的幀仍被取作代表相同特征的兩個(gè)幀之間的小距離。一個(gè)實(shí)際保持按鈕的方便的地方是鼠標(biāo)器靠近底的兩側(cè)，在這里拇指和相對(duì)的無(wú)名指會(huì)夾住鼠標(biāo)器舉起它。用于舉起鼠標(biāo)器的夾持力中的自然增加也會(huì)保證保持功能。一個(gè)保持特征可以含有在保持按鈕的釋放、適當(dāng)接近的探測(cè)或合理數(shù)字化值的回送中的任選短暫延遲。在這個(gè)延遲期間，任何照明控制伺服環(huán)路或內(nèi)部自動(dòng)增益控制會(huì)有穩(wěn)定時(shí)間，并且會(huì)在運(yùn)動(dòng)探測(cè)的重新開(kāi)始前取一個(gè)新的參考幀。
那么現(xiàn)在談到圖象中的象素“變暗”這種事。當(dāng)然，所發(fā)生的是從照明LED來(lái)的IR光即使有也不再以它曾有的同樣量到達(dá)光敏檢測(cè)器；反射面太遠(yuǎn)或者說(shuō)簡(jiǎn)直是看不見(jiàn)。但是如果由于視眼鼠標(biāo)器被舉起，它被翻轉(zhuǎn)，或者它的下面暴露于一個(gè)強(qiáng)照亮的環(huán)境，則光敏檢測(cè)器的輸出或許會(huì)在任何電平上。關(guān)鍵是它們將是均勻的，或者接近均勻。它們成為均勻的主要理由是不再有被聚焦的圖象；所有圖象特征是模糊的，并且它們各個(gè)在整個(gè)光敏檢測(cè)器集合上被分散開(kāi)。所以光敏檢測(cè)器均勻地達(dá)到某個(gè)平均的電平。這同有被聚焦的圖象時(shí)的情況成明顯對(duì)比。在被聚焦的情況下，在幀(回想一個(gè)越過(guò)、一個(gè)越過(guò)兼一個(gè)向下等)之間的相關(guān)呈現(xiàn)出一種明顯現(xiàn)象。
假定被跟蹤的空間特征經(jīng)透鏡系統(tǒng)精確地映射到光敏檢測(cè)器上，以及鼠標(biāo)器的移動(dòng)精確地按數(shù)量和以一個(gè)特征從檢測(cè)器到檢測(cè)器所需的方向是不平穩(wěn)的?，F(xiàn)在為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，還假定只有一個(gè)特征，以及它的圖象是光敏檢測(cè)的尺寸。所以由于該特征所致所有光敏檢測(cè)器除了一個(gè)外都在完全相同的電平上，而不在這個(gè)電平上的一個(gè)檢測(cè)器是在一個(gè)明顯不同的電平上。在這些高度理想化的條件之下，很清楚的是相關(guān)將被很好地表現(xiàn)；在一個(gè)系統(tǒng)中的八個(gè)“大的”差和一個(gè)小的差(在若沒(méi)有它則是相當(dāng)平的表面上的一個(gè)沉孔)使用最近的鄰近算法的九個(gè)試探(還記住可能無(wú)移動(dòng))。(注精明的讀者會(huì)注意到在這個(gè)相當(dāng)挖空心思的例子中的“大的”差實(shí)際上只對(duì)應(yīng)于或者說(shuō)只源于一個(gè)象素，并且可能不值得被稱(chēng)為“大的”......回想較早的移位膜模擬。對(duì)于這個(gè)例子來(lái)說(shuō)唯一被膜通過(guò)的光是為該特征的那一個(gè)象素。有相當(dāng)不同的象素集合的一個(gè)較正常圖象將這個(gè)差增加到它確實(shí)是一個(gè)“大的”差。)于是，這樣高度理想化的條件不是通常情況。較正常的是，被跟蹤的空間特征的圖象比光敏檢測(cè)器的尺寸大一點(diǎn)和小一點(diǎn)，鼠標(biāo)器的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，跟隨允許這些圖象同時(shí)落到不至一個(gè)檢測(cè)器上的路徑，某些檢測(cè)器將只接收局部圖象，這就是說(shuō)，某些檢測(cè)器將執(zhí)行亮和暗的模擬加法。結(jié)果至少是沉孔“加寬”(通過(guò)同它聯(lián)系的光敏檢測(cè)器數(shù)目)和很可能是沉孔深度的相應(yīng)減少?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)想一個(gè)重球沿一拉緊但可伸長(zhǎng)的薄膜滾動(dòng)來(lái)假設(shè)該情況。該薄膜有一個(gè)同其關(guān)聯(lián)的不連續(xù)整數(shù)笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)。當(dāng)該球滾動(dòng)時(shí)該薄膜在任何整數(shù)坐標(biāo)位置膨脹多少？首先想象該球直徑很小但很重，然后想象該球有大的直徑仍相同。模擬不是精確的，但它用于舉例說(shuō)明上述的“沉孔”想法。一般情況是帶有輪廓分明的沉孔的大致平直面成為廣闊的凹面，或者說(shuō)碗。
我們將把由各種相關(guān)值產(chǎn)生或描繪的面稱(chēng)之為“相關(guān)面”，并在各種時(shí)候?qū)?duì)這個(gè)面的形狀最感興趣。
我們說(shuō)所有這些形成二點(diǎn)。第一，當(dāng)視眼鼠標(biāo)器運(yùn)動(dòng)時(shí)在相關(guān)面上移位的凹面形狀允許插入到比光敏檢測(cè)器單純的尺寸/間隔更細(xì)的晶粒。我們指出這一點(diǎn)作為備考，即我們的視眼鼠標(biāo)器可以做到那一點(diǎn)，并且就到此為止。在引入的專(zhuān)利中敘述了插入的全部細(xì)節(jié)。沒(méi)有必要進(jìn)一步討論插入。第二，這是我們前面一些節(jié)討論的真正理由，是觀察到當(dāng)視眼鼠標(biāo)器被抬起時(shí)發(fā)生的是相關(guān)面中的凹面離開(kāi)，被大致相等的相關(guān)值(即，“平直的”相關(guān)面)所代替。正是在這種情況發(fā)生的時(shí)候我們可以有把握地說(shuō)視眼鼠標(biāo)器是浮在空氣中的，然后能自動(dòng)調(diào)用保持特征，直到一適當(dāng)?shù)陌济?碗)再出現(xiàn)這樣一時(shí)刻以后為止。
調(diào)用或初始化保持特征的另一個(gè)方法是僅僅注意視眼鼠標(biāo)器正在比某個(gè)門(mén)限速度快地運(yùn)動(dòng)(因此在企圖將屏幕指針移得比鼠標(biāo)器正在其里面操作的可用物理空間更遠(yuǎn)的動(dòng)作中，大概正在經(jīng)歷一個(gè)急劇的返回運(yùn)動(dòng)。)。一旦超過(guò)速度門(mén)限，指示不然會(huì)與這個(gè)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系的信號(hào)的移動(dòng)被抑制，直到速度下降到一個(gè)適當(dāng)水平以下這樣的時(shí)間為止。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是以前技術(shù)成像和導(dǎo)航裝置的一個(gè)簡(jiǎn)化的有示意剖面?zhèn)纫晥D；圖2是按照本發(fā)明構(gòu)成的鼠標(biāo)器的底視圖；圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)方面構(gòu)成的鼠標(biāo)器的側(cè)透視圖；以及圖4是圖2和3鼠標(biāo)器底座上用于自動(dòng)激活保持特征的鄰近傳感器的簡(jiǎn)化側(cè)剖面圖；圖5是描述內(nèi)部視眼鼠標(biāo)器一個(gè)方面的工作的一個(gè)簡(jiǎn)化流程圖，該鼠標(biāo)器的工作當(dāng)與被稱(chēng)為預(yù)測(cè)的特征一起使用時(shí)與保持特征的操作有關(guān)。
圖6是圖5流程圖的改進(jìn)的簡(jiǎn)化部分，說(shuō)明調(diào)用保持特征的速度探測(cè)方法；圖7是所繪制的有合適凹面的相關(guān)面的一個(gè)透視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明現(xiàn)在參見(jiàn)圖1，在圖中示出以前技術(shù)成像和導(dǎo)航裝置1的簡(jiǎn)化的剖面?zhèn)纫晥D表示，這種裝置一般是由引入的專(zhuān)利所述的型式?；蛟S是一個(gè)IR LED和LED2發(fā)射光，光由透鏡3(它不是單獨(dú)的可以是LED封殼的一個(gè)組成部分)投射，經(jīng)過(guò)在底面6上的光闌13到工作面5的一部分的區(qū)域4上。平均入射角最好在5到20度范圍內(nèi)。雖然為清楚起見(jiàn)一個(gè)窗口被省略，但光闌13還會(huì)包含這個(gè)窗口，它對(duì)于從LED2來(lái)的光是透明的，用于避免灰塵、污物或其他污染進(jìn)入視眼鼠標(biāo)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。工作面5或許附屬于一種特殊物體，如鼠標(biāo)器墊，或者更一般地說(shuō)，它不是鼠標(biāo)器墊的表面，而會(huì)是除了光滑的玻璃外幾乎任何表面。合適材料的例子包括，但不限于紙，布，層壓塑料上層，漆面、毛玻璃(光面向下，謝謝)，桌墊、實(shí)木、假木等。一般地，具有尺寸在5到100微米范圍內(nèi)的特征的任何微紋理表面都行。
微紋理表面的照明當(dāng)從側(cè)面照射時(shí)是最有效的，因?yàn)檫@增強(qiáng)了由于表面高度的不均勻性產(chǎn)生的光亮和陰影圖象。合適的照射入射角包括大約5到20度的范圍。有由于(微量)成分變化引起的反射率簡(jiǎn)單變化的非常光滑或平的表面(例如，被研磨和拋光的表面)也有效。在這樣情況(假定能被保證)下，照射的入射角能接近90度，因?yàn)楫a(chǎn)生陰影的迫切要求沒(méi)有了。然而，這樣的光滑而微細(xì)的表面不是當(dāng)我們說(shuō)“任意的表面”時(shí)我們通常會(huì)想到的。并且，供更可能是微紋理的“任意表面”上用的視眼鼠標(biāo)器如果被配備提供一個(gè)入射照明的掠射角會(huì)最好地工作。
被照射區(qū)4的圖象經(jīng)在集成電路的封裝部分8a上的光學(xué)窗口9被投射到光敏檢測(cè)器陣列10上。這借助于透鏡7被完成。封裝部分8a也可省去單獨(dú)的窗口9和透鏡7，將它們組合成同一個(gè)元件。光敏檢測(cè)器可由在一面上，譬如說(shuō)，12到24個(gè)檢測(cè)器的方陣列組成，每個(gè)檢測(cè)器是光敏晶體管，其光敏區(qū)是45×45微米，中心對(duì)中心的間隔是60微米。光敏晶體管給電容器充電，電容器的電壓被連續(xù)地?cái)?shù)字化并儲(chǔ)存在一個(gè)存儲(chǔ)器中。陣列10被裝配到集成電路晶片12的一部分上，晶片12被用粘合劑11粘貼到封裝部分8b上。沒(méi)有示出的事情是集成電路如何被固定在適當(dāng)?shù)牡胤?可能用印刷電路板)、透鏡的形狀或組成，或透鏡如何被安排的任何細(xì)節(jié)；很清楚，這些事情是用常規(guī)方法能做到的。還很清楚，區(qū)4的總照射水平可以通過(guò)注意光敏檢測(cè)器的輸出電平和調(diào)節(jié)從LED2發(fā)出的光強(qiáng)度來(lái)控制。這也許是連續(xù)控制或脈沖寬度調(diào)制，或者兩者的某種組合。
再一次地提醒讀者，關(guān)于運(yùn)動(dòng)傳感工作的細(xì)節(jié)在引入的專(zhuān)利中被充分地?cái)⑹?也在本概要中被簡(jiǎn)要地?cái)⑹?；因此，在這里不必再重復(fù)它們。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，它是按照本發(fā)明構(gòu)成的鼠標(biāo)器14的底視圖。簡(jiǎn)言之，這個(gè)個(gè)別的視眼鼠標(biāo)器14的這個(gè)底視圖看起來(lái)很類(lèi)似于來(lái)自Hewlet-Packard公司的個(gè)別普通鼠標(biāo)器，即C1413A的底視圖。主要差別是在該有一個(gè)球的地方有一個(gè)對(duì)IR光透明的保護(hù)透鏡或窗口16。這是在圖1的說(shuō)明中所提到的光闌13中被省略的透明窗口。還缺少的是通?？赊D(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形套筒，其用作允許為清洗或替換接近球的可取下的夾持器。在圖中被示出的東西是鼠標(biāo)器14的下面15(對(duì)應(yīng)于圖1中的6)、低摩擦的滑動(dòng)物19以及有其應(yīng)力消除件18的連接電纜17。當(dāng)然，我們的視眼鼠標(biāo)器14也可能是個(gè)無(wú)繩鼠標(biāo)器，具有與計(jì)算機(jī)的光或無(wú)線電通信聯(lián)絡(luò)。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖3，在圖中示出按照本發(fā)明的一個(gè)方面構(gòu)成的鼠標(biāo)器14的側(cè)透視圖。本發(fā)明的這個(gè)方面是保持特征。該保持特征是視眼鼠標(biāo)器工作的一個(gè)方面，當(dāng)確定鼠標(biāo)器不適當(dāng)?shù)亟咏淇臻g特征被跟蹤的工作面時(shí)，保持特征暫停產(chǎn)生到計(jì)算機(jī)的移動(dòng)信息或信號(hào)。這允許視眼鼠標(biāo)器被抬起、移動(dòng)，以及向下放回，即如同我們稱(chēng)這樣的一個(gè)操作為越過(guò)工作面“被猛擊”那樣。
具體地說(shuō)，在圖3中的視眼鼠標(biāo)器14至少包括一個(gè)保持按鈕24，它位于靠近底面15的側(cè)緣上，以致在右拇指或左無(wú)名指下面，取決于哪只手在使用。還可有另一個(gè)對(duì)稱(chēng)地在另一側(cè)安置的按鈕(未示出)，它不是接觸左拇指就是接觸右無(wú)名指。
鼠標(biāo)器14一般包括在手掌中挨靠的表面21以及由食指和中指啟動(dòng)的第一和第二“正視”鼠標(biāo)器按鈕22和23。這些以它們正常的方式工作。
按鈕或2個(gè)按鈕24由在猛擊時(shí)抬起鼠標(biāo)器14所需的夾持力的自然增加被啟動(dòng)。當(dāng)這些按鈕的一個(gè)或二個(gè)被按時(shí)，保持特征被激活。在保持期間，運(yùn)動(dòng)信號(hào)向計(jì)算機(jī)的傳送被暫停。當(dāng)保持結(jié)束(按鈕被松開(kāi))時(shí)，一個(gè)新的參考幀在任何新的運(yùn)動(dòng)信號(hào)被送到計(jì)算機(jī)之前被獲取。這允許猛擊，并有使用者有能力特意迫使保持特征開(kāi)始的優(yōu)點(diǎn)。
保持特征也可能由在鼠標(biāo)器底上的一個(gè)單獨(dú)鄰近傳感器的作用被自動(dòng)地激活。這就是在圖4中被示出的東西。在其中，一個(gè)在底座6的帶臺(tái)階小孔26容納一個(gè)帶臺(tái)階的柱塞25，柱塞25用上面的開(kāi)關(guān)28的杠桿臂來(lái)栓住。開(kāi)關(guān)28被柱塞25的移動(dòng)如此啟動(dòng)，當(dāng)該柱塞沿箭頭27的方向明顯運(yùn)動(dòng)時(shí)，保持特征被激活。單獨(dú)的鄰近傳感器的確切性質(zhì)是選擇的事，雖然它能如微開(kāi)關(guān)由鼠標(biāo)器的重量經(jīng)柱塞25操作這樣簡(jiǎn)單，但其他的非機(jī)械方法也是可能的。
再另一個(gè)自動(dòng)激活和去激活保持特征的方法是檢查光敏檢測(cè)器陣列10的數(shù)字化數(shù)據(jù)的性質(zhì)。當(dāng)光敏檢測(cè)器的輸出變得足夠均勻時(shí)，可以推斷不再有投射到光敏檢測(cè)器陣列10上的帶有變化的圖象。這種均勻性將通過(guò)產(chǎn)生為平的或接近平的相關(guān)面出現(xiàn)。我們不愿單獨(dú)地探測(cè)均勻性程度(這要用只是現(xiàn)在存在的硬件)，而寧愿檢查該相關(guān)面的形狀(無(wú)論如何，為其他理由我們需要這個(gè)面)。一個(gè)平相關(guān)面的最可能原因是鼠標(biāo)器已被抬起。這種操作方式或許要求應(yīng)該有相當(dāng)有限的場(chǎng)深度，以免在激活保持時(shí)在那里出現(xiàn)不適當(dāng)?shù)难舆t。這樣的延遲會(huì)產(chǎn)生屏幕指針移動(dòng)中的贗象。這些贗象或許包括由于當(dāng)鼠標(biāo)器或被抬起或被再放置時(shí)它的傾斜而引起稍微的不想要的屏幕指針移動(dòng)。只要激活保持特征(無(wú)論如何進(jìn)行，不管是人工地還是自動(dòng)地)迫使在重新開(kāi)始產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)之前采集一個(gè)新的參考幀，就不該有產(chǎn)生由于舊數(shù)據(jù)同某些新數(shù)據(jù)的組合造成的虛假指示的危險(xiǎn)，這種虛假指示偶然看起來(lái)象一個(gè)在某個(gè)不適當(dāng)方向上的特有的小運(yùn)動(dòng)。然而，譬如在只有均勻程度探測(cè)(譬如說(shuō)，抽樣幀的)情況下，保證當(dāng)在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)不出現(xiàn)有會(huì)混淆算法的光學(xué)效應(yīng)(明亮源的反射)，可能是困難的。會(huì)被意識(shí)到，相關(guān)面的形狀是更可靠的指示器。所有所說(shuō)的，仍必須記住屏幕指針的可謂之操縱是一種被人執(zhí)行的遞增驅(qū)動(dòng)伺服似的操作；如果屏幕指針還不在那里，只按需要繼續(xù)移動(dòng)鼠標(biāo)器！在猛擊時(shí)的小干擾不是致命的，甚至可以不是令人特別注意的，取決于具體的所施行的應(yīng)用情況。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖5，圖中示出一個(gè)流程圖29，它描述包含保持和預(yù)測(cè)特性的視眼鼠標(biāo)器工作的一個(gè)方面。我們可假定有某個(gè)開(kāi)始狀態(tài)或位置30，從這里到達(dá)步驟31“采集一個(gè)參考幀”。這系指照射LED2和將數(shù)字化光敏檢測(cè)器值的集合儲(chǔ)存到一個(gè)存儲(chǔ)器陣列(未示出)中。下一個(gè)步驟32是“采集一個(gè)抽樣幀”。這系指相同的動(dòng)作，除了數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在一個(gè)不同的存儲(chǔ)器陣列，并可以反映相對(duì)于當(dāng)步驟31被執(zhí)行時(shí)它所在處的鼠標(biāo)器運(yùn)動(dòng)。在步驟33，“計(jì)算相關(guān)值”，9個(gè)(或可能25個(gè))相關(guān)值由某個(gè)重載專(zhuān)用運(yùn)算硬件迅速地計(jì)算，該運(yùn)算硬件由自動(dòng)地址轉(zhuǎn)移和一個(gè)很寬的出自存儲(chǔ)陣列的路徑協(xié)助。在步驟34，“相關(guān)面是適當(dāng)?shù)匕枷碌膯?？”，檢查由在步驟33計(jì)算的相關(guān)值集合所描述的相關(guān)面的性質(zhì)。我們想知道它是否是像碗那樣成形的，如果是，“它將盛多少水”這樣講。
如果相關(guān)面的形狀是個(gè)好碗，則路徑36帶我們到任選步驟37“保持按鈕被按了嗎？”；關(guān)于這個(gè)在下一節(jié)更多地討論。否則，我們有一個(gè)平直的相關(guān)面，或者說(shuō)一“不好的碗”，再沿路徑35繼續(xù)進(jìn)行到任選步驟42，“延遲”。對(duì)于從限制語(yǔ)34的這個(gè)引出端有若干可能的原因例如，極限速度、一個(gè)忽然無(wú)特征的工作面，以及浮在空中的鼠標(biāo)器。在沒(méi)有明顯的“保持”按鈕的情況下，我們將依靠先引出端路徑35通過(guò)在猛擊操作的浮空段時(shí)抑制到計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)來(lái)提供合適的視眼鼠標(biāo)器的行為。
如果視眼鼠標(biāo)器確有“保持”按鈕，則任選的限制語(yǔ)37存在，并在這里“保持”按鈕24的狀態(tài)(被按或未被按)被確定。被按的情況與在限制語(yǔ)34處的壞碗的情況一樣被處理。亦即取也通過(guò)任選步驟42的路徑38。
任選步驟42提供一個(gè)延遲，該延遲在若干方面可以是有用的。首先，如果在進(jìn)程中有個(gè)猛擊，則它占有某個(gè)時(shí)間，并且由于在這個(gè)時(shí)間不成像可以節(jié)省一些電池電源。還假定該延遲的性質(zhì)比在流程圖上移動(dòng)手指的運(yùn)動(dòng)中暫停稍復(fù)雜。假定“獲得參考幀”步驟31受在步驟42有延遲影響。在該延遲途中，一種照明水平控制操作被初始化。這能為照明水平的重調(diào)等提供時(shí)間。不管在任選步驟42是否有一個(gè)“延遲”，路徑43往后通向步驟31，在這里另一個(gè)運(yùn)動(dòng)探測(cè)周期又開(kāi)始。
為繼續(xù)進(jìn)行，路徑39通過(guò)步驟40“預(yù)測(cè)在參考幀中的移位”。如上所述，為求得預(yù)測(cè)所需的位移，一般不必獲得和保持在X和Y上的實(shí)際速度，以及時(shí)間間隔信息。人們可以想象可能需要的測(cè)量環(huán)境，但是在這里所表示的一個(gè)不是它們中的一個(gè)。相反，被預(yù)測(cè)的移位可按與在前面步驟34的相關(guān)相對(duì)應(yīng)的移動(dòng)量來(lái)取。
下一個(gè)步驟44是“輸出Δx和Δy”。正是在這里我們注意自上一個(gè)測(cè)量周期以來(lái)已有多少鼠標(biāo)器運(yùn)動(dòng)。為獲得相關(guān)所需要的移位量是所要求的量。這些值可通過(guò)注意哪個(gè)比較幀實(shí)際相關(guān)(假定無(wú)內(nèi)插)被求得。這些“未處理的”Δx和Δy運(yùn)動(dòng)值可被積累成運(yùn)動(dòng)值，該運(yùn)行值以比產(chǎn)生步驟44的未處理值的速率低的速率被送到計(jì)算機(jī)。
在限制詞45，我們問(wèn)是否我們“需要一個(gè)新的參考幀？”。如果回答是YES，則路徑46通到步驟48“將目前的抽樣幀儲(chǔ)存在參考幀中”。(一些考慮將證實(shí)這種抽樣幀的再利用同不必保持預(yù)測(cè)過(guò)程的實(shí)際速度和時(shí)間間隔相配合。如果我們?nèi)∫粋€(gè)單獨(dú)的新參考幀，會(huì)使許多事情復(fù)雜起來(lái)，還可能迫使使用預(yù)測(cè)的D＝RT...亦即，距離公式)。
當(dāng)一個(gè)參考幀已有充分的移位時(shí)，我們需要一個(gè)新的參考幀，因?yàn)閷?duì)可靠的相關(guān)重迭比較幀是不充分的。在3到5個(gè)移位(它們不折回它們自己)范圍中的某個(gè)地方大約是一個(gè)16×16參考幀的極限。
如果對(duì)限制詞45的回答是NO，并且我們不需要替換參考幀，則路徑47帶我們到與從步驟48導(dǎo)出的路徑通到的步驟相同的步驟49。步驟49，“移位參考幀”，執(zhí)行代表參考幀的存儲(chǔ)器陣列中數(shù)值的實(shí)際永久移位。該移位是按預(yù)測(cè)量，而被移去的數(shù)據(jù)丟失。在參考幀移位后，路徑50返回到步驟32，“獲得一個(gè)抽樣幀”，在這里下一個(gè)測(cè)量周期開(kāi)始。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖6，其中示出一個(gè)簡(jiǎn)化的流程圖段50，它表明在圖5中的流程圖29的步驟44如何用步驟51-55代替。這樣做的效果是與已述的各種保持操作方式類(lèi)似，可以與此結(jié)合或同此一起使用。由圖6表示的該改進(jìn)的總想法是通過(guò)跳過(guò)步驟55A不傳送任何更新的信息或者(任選地，用步驟55B)為Δx和Δy傳送零，甚至當(dāng)這不是真的時(shí)，這樣來(lái)瞞過(guò)計(jì)算機(jī)。每當(dāng)步驟52判定鼠標(biāo)器運(yùn)動(dòng)速率超過(guò)，譬如說(shuō)，每秒3到6英寸時(shí)總要這樣做。對(duì)于一給定的視眼鼠標(biāo)器，這樣的極限很容易被表示為某些數(shù)目的測(cè)量周期內(nèi)一定數(shù)目的象素的位移，假定測(cè)量周期速率同正常鼠標(biāo)器運(yùn)動(dòng)相比很快。該想法是正常的不規(guī)則鼠標(biāo)器運(yùn)動(dòng)在某些大(譬如說(shuō)，10到25)數(shù)目的連續(xù)測(cè)量周期期間可能不會(huì)需要每個(gè)測(cè)量周期一個(gè)新的最近相鄰參考幀(更不用說(shuō)對(duì)于5×5近相鄰操作的最大移位的一個(gè))。因?yàn)槿绻@個(gè)成立，視眼鼠標(biāo)器會(huì)通過(guò)對(duì)限制語(yǔ)34的NO回答和路徑35工作在保持模式細(xì)邊緣上。(根據(jù)這個(gè)假設(shè)，任何比較高的速度將導(dǎo)致相關(guān)的損失！)亦即，希望取一個(gè)新的參考幀的情況通常是非常不頻繁的。當(dāng)然，無(wú)論如何，鼠標(biāo)器的速度實(shí)在高，于是路徑35被使用了這種情況或許會(huì)發(fā)生。這是該如此的。但是，如果測(cè)量周期速率相對(duì)于正常的預(yù)期鼠標(biāo)器運(yùn)動(dòng)不是足夠高，則使用圖6的技術(shù)或許是不合適的。
步驟51代表除了數(shù)值Δx和Δy到計(jì)算機(jī)的實(shí)際傳遞外在舊步驟44中的任何東西。這個(gè)差別的一個(gè)微妙的例子或許是一種運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部累積，由于視眼鼠標(biāo)器的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)測(cè)量周期速率比計(jì)算機(jī)的信息交換的速率高，該運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部累積尚未被傳遞到計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在，這可能確實(shí)是事實(shí)，在某些系統(tǒng)中這種累積的信息被用于內(nèi)部鼠標(biāo)器目的，而不是嚴(yán)格地被用于保持計(jì)算機(jī)被傳達(dá)。如果這樣，則它需要被保存，因?yàn)樗邢拗圃~52、路徑53(和旁路步驟55A)需要完成的是“不”告訴計(jì)算機(jī)已有運(yùn)動(dòng)；我們要愚弄計(jì)算機(jī)又不使鼠標(biāo)器失去它的頭腦。
會(huì)注意到，如果這樣的累積被允許在快速折回期間被繼續(xù)，用來(lái)模擬抬起鼠標(biāo)器，則當(dāng)速度降到正常數(shù)量并該累積最后被傳送時(shí)計(jì)算機(jī)在最后還是贏；取決于整個(gè)系統(tǒng)如何工作，無(wú)論如何屏幕光標(biāo)能急移到正確位置。在這樣一個(gè)情況下，單獨(dú)的一組累積應(yīng)被保持，在計(jì)算機(jī)在旁路步驟55A中保持的那些情況下。
當(dāng)然，這可以是事實(shí)，沒(méi)有被鼠標(biāo)器內(nèi)部使用的累積的Δx和Δy，除了將它傳送給計(jì)算機(jī)。在這樣情況下，沒(méi)什么要做的，除了將這個(gè)累積留在旁路步驟55A中。也可能，在鼠標(biāo)器中簡(jiǎn)直是沒(méi)有引起這樣關(guān)切的累積；譬如說(shuō)，任何這樣的累積由計(jì)算機(jī)中的軟件完成。
最后，參見(jiàn)圖7，它是一個(gè)有一個(gè)適當(dāng)凹面的近相鄰(5×5)相關(guān)面57的標(biāo)繪圖56。兩個(gè)水平軸58和59代表鼠標(biāo)器運(yùn)動(dòng)的X和Y軸；沿這些軸指示的單位是象素。畫(huà)到軸58和59的平面上的是平滑插入的等高線60，其被企圖進(jìn)一步表示直接在上面的相關(guān)面的形狀。垂直軸61是以基本上任意單位表示的相關(guān)的量度。
權(quán)利要求
1.適于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等的手握指向裝置(1、14、15)，該指向裝置包括一個(gè)有平直底面(6)的外殼，其相對(duì)于可成像特性的工作面(5)移動(dòng)；該外殼還有為接受人手形成的頂面(21)；該外殼還有將平直底面周邊同頂面連接起來(lái)的外裙(20)；該外殼有個(gè)第一軸，大體上以從手掌根部靠頂面處到中指靠頂面處的方向上伸展，和與第一個(gè)軸垂直的第二個(gè)軸，二個(gè)軸都平行于底面；一個(gè)在底面上的光闌(13，16)；一個(gè)照明源(2，3)，被安裝在外殼的內(nèi)部，接近光闌并照射工作面上的可成像特征；安裝在外殼中的透鏡，該透鏡接近光闌，攔截由被照射可成像特征反射的光線；一個(gè)光學(xué)的運(yùn)動(dòng)探測(cè)電路(12)，被安裝在外殼的內(nèi)部并接近透鏡，該運(yùn)動(dòng)探測(cè)電路(44)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)，該信號(hào)指示在沿第一個(gè)和第二個(gè)軸的方向并相對(duì)于經(jīng)透鏡可見(jiàn)的被照射的可成像特征的運(yùn)動(dòng)；以及一個(gè)鄰近探測(cè)器(24、34/27、28)，它探測(cè)何時(shí)底面離開(kāi)工作面大于一個(gè)所選取的距離，它被連接到光學(xué)的運(yùn)動(dòng)探測(cè)電路，以及當(dāng)?shù)酌骐x開(kāi)工作面大于一個(gè)所選取的距離時(shí)它禁止運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)的產(chǎn)生。
2.如在權(quán)利要求1中的裝置，在其中鄰近探測(cè)器至少包括一個(gè)被配置在外裙上的開(kāi)關(guān)(24)，所在位置是抓指向裝置的一只手的右拇指或左無(wú)名指的下面。
3.如在權(quán)利要求1中的裝置，在其中鄰近探測(cè)器至少包括一個(gè)被配置在外裙上的開(kāi)關(guān)(24)，所在位置是抓指向裝置的一只手的左拇指或右無(wú)名指的下面。
4.如在權(quán)利要求1中的裝置，在其中光學(xué)的運(yùn)動(dòng)探測(cè)電路包括多個(gè)光敏檢測(cè)器(10)，每個(gè)有一個(gè)輸出，一個(gè)儲(chǔ)有數(shù)字化光敏檢測(cè)器輸出值的存儲(chǔ)器，以及鄰近探測(cè)器包括與存儲(chǔ)器中的數(shù)字化值聯(lián)系的運(yùn)算比較電路。
5.如在權(quán)利要求1中的裝置，在其中鄰近探測(cè)器包括一個(gè)接近底面配置的壓力啟動(dòng)開(kāi)關(guān)(27，28)。
6.如在權(quán)利要求1中的裝置，在其中光學(xué)的運(yùn)探測(cè)電路包括多個(gè)光敏檢測(cè)器(10)，每個(gè)有一個(gè)輸出，一個(gè)存儲(chǔ)器，它包含一個(gè)數(shù)字化光敏檢測(cè)器輸出值的參考幀(31)和在該參考幀之后得到的一個(gè)數(shù)字化光敏檢測(cè)器輸出值的比較幀(32)，以及在其中一個(gè)新的參考幀和接著的比較幀在禁止(35，38)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)結(jié)束和重新開(kāi)始產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)之前被獲得。
7.如在權(quán)利要求6中的裝置，在其中新的參考幀在這樣的時(shí)間被獲得，即在離鄰近探測(cè)器不再探測(cè)到底面離開(kāi)工作面所選取的距離的瞬間以外的所選數(shù)量的延遲(42)以后。
8.適于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等的手握指向裝置(1，14、15)，該指向裝置包括一個(gè)有平直底面(6)的外殼，其貼著有可成像的特征的工作面(5)運(yùn)動(dòng)；該外殼還有為接近人手形成的頂面(21)；該外殼還有將平直底面周邊同頂面連接起來(lái)的外裙(20)；該外殼有第一個(gè)軸，大體上以從手掌根部靠頂面處到中指靠頂面處的方向上伸展，和與第一個(gè)軸垂直的第二個(gè)軸，二個(gè)軸都平行于底面；一個(gè)在底面上的光闌(13，16)；一個(gè)照明源(2，3)，被安裝在外殼的內(nèi)部，接近光闌并照射工作面上的可成像特征；安裝在外殼中的透鏡，該透鏡接近光闌，攔截由被照射可成像特征反射的光線；一個(gè)光學(xué)的運(yùn)動(dòng)探測(cè)電路(112)，被安裝在外殼的內(nèi)部并接近透鏡，該運(yùn)動(dòng)探測(cè)電路(44)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)，該信號(hào)指示在沿第一個(gè)和第二個(gè)軸的方向并相對(duì)于經(jīng)透鏡可見(jiàn)的被照射的可成像特征的運(yùn)動(dòng)；以及一個(gè)連接到運(yùn)動(dòng)探測(cè)電路的探測(cè)器，它探測(cè)(52)何時(shí)指向裝置在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)超過(guò)所選的極限，并且它相應(yīng)地禁止(53)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8中的裝置，在其中光學(xué)的運(yùn)動(dòng)探測(cè)電路包括多個(gè)光敏檢測(cè)器(10)，每個(gè)有一個(gè)輸出，一個(gè)存儲(chǔ)器，它包含一個(gè)數(shù)字化光敏檢測(cè)器輸出值的參考幀(31)和在該參考幀之后得到的一個(gè)數(shù)字化光敏檢測(cè)器輸出值的比較幀(32)，以及在其中(46)一個(gè)新的參考幀和接著的比較幀在這樣的時(shí)間被獲得，即在探測(cè)器不再探測(cè)到指向裝置的運(yùn)動(dòng)超過(guò)所選的極限時(shí)和重新開(kāi)始產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)前。
全文摘要
一種光學(xué)鼠標(biāo)器(1、15)按一象素陣列(10)的形式成像在該鼠標(biāo)器下面的一般說(shuō)是任何微紋理或微細(xì)部工作面(5)的空間特征。光敏檢測(cè)器(10)的響應(yīng)被數(shù)字化并按幀的形式被儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器里。運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生象素信息的轉(zhuǎn)移圖案的連續(xù)的幀，這些幀按自相關(guān)被比較以確定移動(dòng)的方向和數(shù)量。一種保持特征(37)中止產(chǎn)生到計(jì)算機(jī)的移動(dòng)信號(hào)，在不干擾指針在屏幕上的位置的情況下允許鼠標(biāo)器在工作面上物理地被重定位。如果操作者為更遠(yuǎn)地物理地移動(dòng)鼠標(biāo)器跑出了空間，但屏幕指針仍需更遠(yuǎn)地移動(dòng)，上述情況會(huì)被需要。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1437096SQ02146910
公開(kāi)日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2002年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月30日
發(fā)明者G·B·戈頓, D·L·克內(nèi), R·巴德雅爾, J·T·哈特羅維 申請(qǐng)人:艾加倫特技術(shù)公司, 惠普公司