DE102006005527A1

DE102006005527A1 - Hybrid-Zeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102006005527A1
Application number: DE102006005527A
Authority: DE
Inventors: Todd Stephen Sachs; Jonah Alexander Harley; James N. Hollenhorst; Farid Matta
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2006-09-07
Also published as: US7586480B2; GB0601080D0; GB2423683B; US20060192754A1; TWI361988B; CN100514267C; CN1892555A; JP2006244490A; GB2423683A; TW200630853A

Abstract

Eine Eingabevorrichtung mit einer bewegbaren Scheibe und einem Anzeigebildschirm ist offenbart. Die Scheibe ist darauf beschränkt, sich auf einer Scheibenoberfläche zu bewegen, die ein Scheibenbewegungsfeld definiert auf derselben aufweist. Das Scheibenbewegungsfeld ist in eine Zeigeregion und eine Funktionsregion unterteilt. Eine Steuerung bestimmt eine Position für die Scheibe innerhalb des Bewegungsfeldes. Der Anzeigebildschirm zeigt eine zweidimensionale Szene und einen Cursor an, der sich innerhalb der Szene auf eine Weise bewegt, die durch die Position der Scheibe gesteuert wird, wenn die Scheibe in der Zeigeregion ist. Die Steuerung verursacht, dass sich die Szene ändert, wenn die Scheibe in der Funktionsregion ist. Eine deformierbare Barriere, die die Bewegung der Scheibe in die Funktionsregion sperrt, kann verwendet werden, um ein unbeabsichtigtes Ändern der Anzeigeszene zu verhindern. Das Sperren wird überwunden durch einen Benutzer, der eine zusätzliche Kraft auf die Scheibe ausübt, in einer Richtung parallel zu der Oberfläche.

Description

Moderne Computerbetriebssysteme und Graphikprogramme benötigen eine Zeigevorrichtung zum Steuern der Position eines Cursors auf der Computeranzeige. Auf ähnliche Weise würden auch tragbare Vorrichtungen, wie z. B. persönliche Informationsverwalter und Zellulartelefone von der Einlagerung einer solchen Zeigevorrichtung profitieren. Für Desktop-PCs ist die erfolgreichste Zeigevorrichtung die „Maus". Eine Maus ist ein tragbares Objekt, das über eine flache Oberfläche in der Nähe der Tastatur bewegt wird, um die Bewegung eines Cursors auf der Computeranzeige zu steuern. Die Richtung und Distanz über die die Maus bewegt wird, bestimmt die Richtung und Distanz, die sich der Cursor auf der Anzeige bewegt. Eine herkömmliche Maus liefert ein starres Objekt, das ein Benutzer mit großer Präzision bewegen kann. Für einen Desktopcomputer schafft die Maus eine zufriedenstellende Lösung für das Zeigeproblem. In dem Fall, in dem der Arbeitsraum nicht groß genug ist, um einen Weg zu liefern, über den sich die Maus bewegen kann, und eine gewünschte Cursorbewegung auf dem Bildschirm unterzubringen, nimmt der Benutzer einfach die Maus hoch und zentriert die Maus neu in dem Arbeitsraum.

Während die Maus eine zufriedenstellende Lösung für das Zeigevorrichtungsproblem auf dem Desktop-PC-Markt geliefert hat, ist keine ähnlich erfolgreiche Vorrichtung für tragbare Vorrichtungen erhältlich, wie z. B. Zellulartelefone. Diesen Vorrichtungen fehlt eine ausreichend große flache Oberfläche in der Nähe des Tastenfeldes oder Bildschirms, über die eine Maus bewegt werden kann. Zusätzlich dazu macht der Bedarf zum Tragen einer separaten Zeigevorrichtung die Maus weniger als ideal für diese Anwendungen. Somit wird eine andere Form einer Zeigevorrichtung benötigt, wenn diese Vorrichtungen verwendet werden.

Eine Zeigevorrichtung zur Verwendung in diesen Umgebungen muss das Problem des schnellen und genauen Bewegens eines Cursors lösen. Zusätzlich dazu muss die Vorrichtung auf eine intuitive Weise funktionieren, die ein Benutzer ohne umfassende Anweisungen verstehen kann. Zusätzlich dazu muss die Zeigevorrichtung in einem begrenzten Arbeitsraum funktionieren und in den Formfaktor der tragbaren Vorrichtung einpassen. Abschließend müssen auch die üblichen Einschränkungen von niedrigen Kosten, niedrigem Leistungsverbrauch und hoher Zuverlässigkeit erfüllt werden.

In dem Fall von Laptopcomputern gibt es zwei dominante Lösungen für das Zeigevorrichtungsproblem auf dem Markt, das kapazitive TouchPad^TM von Synaptics und TrackPoint^TM von IBM. Andere Unternehmen stellen Versionen dieser Vorrichtungen mit ähnlicher Funktonalität her. Beide diese Vorrichtungen erfüllen die obigen Anforderungen nicht. Der TrackPoint^TM ist ein kleiner Knopf, der üblicherweise in der Mitte der Laptoptastatur platziert ist. Der Knopf kann auf analoge Weise zu einem „Joystick" bewegt werden, durch Ausüben einer lateralen Kraft auf die Oberseite des Knopfes mit einem Finger. Leider kann sich der Knopf nur eine geringe Menge bewegen; somit kann die Verschiebung des Knopfes nicht direkt in eine Verschiebung der Cursorposition auf der Computeranzeige abgebildet werden. Stattdessen steuert die Knopfverschiebung die Richtung und Geschwindigkeit, mit der sich der Cursor bewegt. Die Genauigkeit, mit der ein Benutzer den Cursor unter Verwendung dieser Art von Geschwindigkeitssteuerung positionieren kann, ist wesentlich geringer als die, die mit einer herkömmlichen Maus erreicht wird. Diese Einschränkung ist besonders offensichtlich bei Aufgaben, die kleine präzise Bewegungen erfordern, wie z. B. beim Zeichnen in einem Computergraphikprogramm. Zusätzlich dazu liefert diese Art von Zeigevorrichtung die Knopffunktionalität nicht.

Das TouchPad^TM ist ein leeres rechteckiges Feld, 50 bis 100 mm auf einer Seite, üblicherweise unter dem Tastenfeld der meisten Laptops platziert. Die Vorrichtung erfasst die Position eines Fingers auf der Oberfläche des Rechtecks relativ zu den Rändern der Vorrichtung. Dieses Erfassen wird erreicht durch Messen der Kapazitätsänderungen, eingebracht durch einen Benutzerfinger auf einer Reihe von Elektroden unter einem isolierenden Material geringer Reibung.

Genau so wie der TrackPoint^TM leidet auch das TouchPad^TM unter einem Mangel an Präzision. Es ist inhärent schwierig, die kapazitiven Änderungen zu messen, die durch den Benutzer eingebracht werden, der auf einem unbekannten Potential relativ zu der Schaltung ist. Ferner ist der Kontaktbereich des Fingers des Benutzer relativ groß. Somit, um eine genaue Messung der Fingerposition zu liefern, muss die Vorrichtung einige Parameter bestimmen, wie z. B. die Mitte des Kontaktbereichs zwischen dem Finger und dem Feld. Leider variiert der Kontaktbereich in Größe und Form mit dem Druck, der durch den Benutzer ausgeübt wird. Daher sind solche Bestimmungen bestenfalls von eingeschränkter Präzision. In der Praxis sind Benutzer nicht in der Lage, wiederholt präzise Bewegungen auszuführen.

Es gibt ebenfalls Schwierigkeiten, die aus falschen Signalen entstehen, wenn der Benutzer unabsichtlich das Feld mit einem Finger oder einem Handgelenk berührt. Bei einigen Vorrichtungen wird die „Klick"-Funktion einer herkömmlichen Maus durch Antippen auf dem Feld implementiert. Als Ergebnis verursacht eine solche unabsichtliche Aktivierung während des Tippens, dass der Cursor auf eine neue Position in der Mitte der Tippoperation springt und der Text an dieser neuen Position eingefügt wird.

Bei der vorangehend eingereichten U.S.-Patentanmeldung 10,723,957, die hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen ist, wird eine Puck- bzw. Scheiben-basierte Zeigevorrichtung gelehrt, die viele der oben beschriebenen Probleme überwindet. Die Zeigevorrichtung verwendet eine Scheibe, der sich in einem definierten Bewegungsfeld bewegt, wenn ein Benutzerdruck auf die Scheibe über den Finger des Benutzers ausübt. Wenn der Benutzer die Scheibe löst, bringt ein Satz aus Federn die Scheibe in seine zentrierte Position innerhalb des Bewegungsfelds zurück. Die Position der Scheibe und der Druck auf die Scheibe werden bestimmt durch Elektroden in der Vorrichtung. Die Positionsinformationen werden verwendet, um einen Cursor auf dem Anzeigebildschirm zu positionieren. Software auf der angebrachten Vorrichtung übersetzt die Bewegung der Scheibe während der Zeit, zu der der Finger des Benutzers auf die Scheibe drückt, in die entsprechende Cursorbewegung auf der Anzeige der Vorrichtung. Wenn der Benutzer die Scheibe loslässt, wird die Kopplung zwischen der Scheibe und der Cursorposition durch die Software unterbrochen und somit bewegt sich der Cursor nicht rückwärts, während die Scheibe zentriert wird.

Während die Vorrichtung, die in der oben beschriebenen Patentanmeldung gelehrt wird, wesentliche Vorteile gegenüber den dominanten Lösungen auf dem Stand der Technik für das Problem der Zeigevorrichtung auf dem Laptopmarkt liefert, ist die Vorrichtung weniger als ideal, wenn sie mit einem Zellulartelefon oder einer anderen Vorrichtung mit einem relativ kleinen Bildschirm verwendet wird. Auf einem kleinen Bildschirm ist die Fähigkeit, die Scheibe neu zu positionieren und dann die Bewegung auf eine Weise fortzuführen, analog zu der einer Maus auf einem Desktopcomputer, von beschränktem Wert, da die Informationsmenge, die in der Anzeige verfügbar ist, relativ beschränkt ist und somit angemessen auf dieselbe durch eine Eins-zu-Eins-Abbildung der Scheibenposition auf die Position des Cursors auf dem Bildschirm zugegriffen werden kann.

Andererseits legt die beschränkte Bildschirmgröße ein Hauptaugenmerk auf andere Operationen, wie z. B. Scrollen. Der kleine Bildschirm einer tragbaren Vorrichtung, wie z. B. eines Zellulartelefons, kann ein kleines Fenster nachahmen, durch das ein viel größeres Desktop betrachtet wird. Durch Bewegen des Fensters in verschiedene Richtungen, kann der gewünschte Abschnitt des Desktops unter dem Fenster positioniert werden. Objekte auf dem Desktop unter dem Fenster können dann ausgewählt werden durch Bewegen des Cursors innerhalb des Fensters. Somit würde eine Zeigevorrichtung zur Verwendung in einer solchen Umgebung davon profitieren, sowohl eine Zeigefunktion als auch eine zweidimensionale Scrollfunktion zu haben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zeigevorrichtung und ein Verfahren zum Eingeben von Daten in eine Vorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.

Die vorliegende Erfindung umfasst eine Zeigevorrichtung mit einer bewegbaren Scheibe und einem Anzeigebildschirm. Der Puck bzw. die Scheibe ist beschränkt, um sich auf einer Scheiben-Oberfläche mit einem Scheiben-Bewegungsfeld zu bewegen, das auf derselben definiert ist. Das Scheibenbewegungsfeld ist in eine Zeigeregion und eine Funktionsregion unterteilt. Eine Steuerung bestimmt eine Position für die Scheibe innerhalb des Bewegungsfeldes. Der Anzeigebildschirm zeigt eine zweidimensionale Szene an und einen Cursor, der sich innerhalb der Szene auf eine Weise bewegt, die durch die Position der Scheibe gesteuert wird, wenn die Scheibe in der Zeigeregion ist. Die Steuerung verursacht, dass sich die Szene ändert, wenn die Scheibe in der Funktionsregion ist. Bei einem Ausführungsbeispiel verhindert eine deformierbare Barriere die Bewegung der Scheibe in die Funktionsregion. Das Verhindern wird überwunden durch einen Benutzer, der eine zusätzliche Kraft auf die Scheibe in einer Richtung parallel zu der Oberfläche ausübt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die deformierbare Barriere ein federndes Bauglieds, das zwischen der Scheibe und einer nicht deformierbaren Barriere an dem Umfang des Bewegungsfeldes angeordnet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die deformierbare Barriere eine Feder.

Bei einem Ausführungsbeispiel stellt die Szene eine Ansicht eines Abschnitts einer Oberfläche dar, betrachtete durch ein Fenster, das über die Oberfläche bewegbar ist. Die Steuerung verursacht, dass sich der Abschnitt der Oberfläche, der so betrachtet wird, sich zu einem benachbarten Abschnitt der Oberfläche ändert, wenn sich die Scheibe in die Funktionsregion bewegt. Das Fenster bewegt sich bei einer Geschwindigkeit, die von der Position der Scheibe in der Funktionsregion bei einem Ausführungsbeispiel abhängt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht der Zeigevorrichtung 10;
2 eine Querschnittsansicht der Zeigevorrichtung 10 durch Linie 2-2, gezeigt in 1;
3 eine Draufsicht eines Abschnitts der Oberfläche 12, gezeigt in 1, über die sich die Scheibe bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bewegt;
4 eine schematische Zeichnung einer Ersatzschaltung für Elektroden 51–55;
5 eine Querschnittsansicht einer Scheibe 70, die einen kuppelförmigen Klicker verwendet, der in die Scheibe integriert werden kann;
6A eine schematische Zeichnung einer tragbaren Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6B eine Draufsicht des entsprechenden Desktops und Betrachtungsfensters, gezeigt in 6A;
7 eine Querschnittsansicht einer Zeigevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
8 eine Querschnittsansicht einer Zeigevorrichtung 120 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Art und Weise, wie die vorliegende Erfindung ihre Vorteile bereitstellt, ist einfacher verständlich Bezug nehmend auf 1 und 2, die eine Zeigevorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, die in der oben beschriebenen Patentanmeldung geliefert wird. 1 ist eine Draufsicht der Zeigevorrichtung 10 und 2 ist eine Querschnittsansicht der Zeigevorrichtung 10 durch Linie 2-2, gezeigt in 1. Die Zeigevorrichtung 10 umfasst eine Scheibe 11, die sich über eine Oberfläche 12 eines Substrats 15 innerhalb eines Scheibenbewegungsfeldes 19 bewegt, ansprechend auf eine laterale Kraft, die auf die Scheibe 11 ausgeübt wird. Die Kraft wird üblicherweise auf die Scheibe 11 durch den Finger eines Benutzers ausgeübt. Die Scheibe 11 umfasst einen Druckerfassungsmechanismus, der den vertikalen Druck misst, der auf die Scheibe 11 ausgeübt wird. Wenn der erfasst Druck eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wird die Cursorverfolgungsfunktion aktiviert und der Cursor bewegt sich auf dem Bildschirm in einer Richtung und eine Distanz, die durch die Bewegung der Scheibe bestimmt werden. Zusätzlich dazu umfasst die Zeigevorrichtung 10 einen Erfassungsmechanismus zum Bestimmen der Position der Scheibe 11 auf der Oberfläche 12.
Wenn der Benutzer die Scheibe 11 freigibt durch Wegnehmen des Fingers 16 des Benutzers, wird die Scheibe 11 in ihre zentrierte Position zurückgebracht durch die Federn, gezeigt bei 13, die die Scheibe mit der Seite 14 des Scheibenbewegungsfeldes verbinden. Da der Finger des Benutzers keine vertikale Kraft auf die Scheibe 11 während seiner Rückkehr ausübt, wird die Positionsänderung, die dieser Rückkehrbewegung zugeordnet ist, der Hostvorrichtung nicht berichtet. Das heißt, der Cursor verbleibt auf seiner vorangehenden Position. Dies liefert eine bequeme „Neuzentrierungs"-Fähigkeit, die üblicherweise auf einer Maus erreicht wird, durch Heben und Neuplatzieren der Maus in der Mitte des Bewegungsfeldes. Das Neuzentrieren ist teilweise notwendig bei Laptopcomputern, tragbaren Vorrichtungen und anderen Miniaturanwendungen, bei denen das Bewegungsfeld beschränkt ist.
Die oben beschriebene Patentanmeldung lehrt eine Anzahl von Mechanismen zum Messen des Drucks, der durch den Benutzer auf die Scheibe ausgeübt wird, und somit werden diese Mechanismen hier nicht detailliert erörtert. Zum Zweck dieser Erörterung ist es ausreichend, darauf hinzuweisen, dass eine Scheibe mit einer oberen Oberfläche, die sich vertikal relativ zu der unteren Oberfläche bewegen kann, verwendet werden kann. Die obere Oberfläche wird durch einen Federmechanismus vor Ort gehalten. Wenn der Benutzer Druck auf die obere Oberfläche ausübt, bewegt sich die obere Oberfläche hin zu der unteren Oberfläche um einen Betrag, der von dem ausgeübten Druck abhängt. Die Distanz zwischen der oberen und unteren Oberfläche der Scheibe wird unter Verwendung einer Anzahl von Verfahren gemessen. Zum Beispiel können die obere und untere Oberfläche der Scheibe leitende Schichten umfassen, die einen Parallel-Platten-Kondensator bilden. Die Kapazität dieses Kondensators hängt von der Distanz zwischen den Platten ab und somit liefert eine Messung der Kapazität eine Messung des Drucks, der durch den Benutzer ausgeübt wird.
Die Art und Weise, auf die die Position der Scheibe bei einem Ausführungsbeispiel erfasst wird, wird in der oben identifizierten Patentanmeldung detailliert beschrieben und wird somit hier nicht detailliert erörtert. Zum Zweck dieser Erörterung sei angenommen, dass ein kapazitives Erfassungsschema verwendet werden kann, um die Position der Scheibe zu bestimmen. Ein solches Schema ist in 3 dargestellt, die eine Draufsicht eines Abschnitts der Oberfläche 12 ist, gezeigt in 1, über die sich die Scheibe bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bewegt. Die Oberfläche 50 umfasst vier Elektroden, gezeigt bei 51–54, mit Anschlüssen, die mit einer externen Schaltung verbunden sind. Um die Zeichnung zu vereinfachen, wurden diese Anschlüsse weggelassen. Die Scheibe weist eine untere Oberfläche auf, die eine Elektrode 55 umfasst, die in gestrichelten Linien in der Zeichnung gezeigt ist. Elektroden 51–55 sind elektrisch voneinander isoliert. Zum Beispiel kann die Elektrode 55 mit einer Schicht eines Dielektrikums abgedeckt sein, das die erforderliche Isolation bietet, während es weiterhin ermöglicht, dass die Elektrode 55 über die anderen Elektroden gleitet. Die Elektroden können tatsächlich auf der Rückseite des Substrats strukturiert sein, dessen Oberfläche bei 50 gezeigt ist. Dies reduziert die Kapazität zwischen den Elektroden und der Scheibenelektrode, kann aber praktizierbar sein für Substratdicken von wenigen Millimetern oder weniger. Die Überlappung zwischen der Elektrode 55 und jeder der Elektroden 51–54 hängt von der Position der Scheibe relativ zu den Elektroden 51–54 ab. Die Überlappungen zwischen der Elektrode 55 und den Elektroden 51–54 ist jeweils durch A bis bzw. D bezeichnet.
Es wird nun Bezug auf 4 genommen, die eine schematische Zeichnung einer Ersatzschaltung für Elektroden 51–55 ist. Der Abschnitt von Elektrode 55, der Elektrode 51 überlappt, bildet eine Parallelplattenkondensator mit einer Kapazität, die proportional ist, um A zu überlappen. Auf ähnliche Weise bildet der Abschnitt von Elektrode 55, der Elektrode 52 überlappt, einen Parallelplattenkondensator, der eine Kapazität aufweist, die proportional ist, um B zu überlappen, usw. Da alle Kondensatoren Abschnitte von Elektrode 55 gemeinschaftlich verwenden, besteht die Ersatzschaltung aus vier Kondensatoren, die mit einer gemeinsamen Elektrode verbunden sind. Diese Elektrode ist Elektrode 55. Somit, durch messen der Kapazität zwischen Elektrode 55 und jeder der Elektroden 51–54, kann die Position von Elektrode 55 relativ zu den Elektroden 51–54 bestimmt werden. Diese Bestimmung kann durch eine Steuerung 59 gemacht werden, die Teil der Zeigevorrichtung oder Teil der Hostvorrichtung sein kann, von der die Zeigevorrichtung einen Teil bildet.
Um einen „Klick" zu implementieren zum Auswählen eines Elements an der aktuellen Cursorposition, kann ein kuppelförmiger Klicker in der Scheibe implementiert werden. Es wird jetzt Bezug auf 5 genommen, die eine Querschnittsansicht einer Scheibe 70 ist, die einen solchen Klicker verwendet. Die Scheibe 70 weist eine untere Elektrode 73 auf, deren Kapazität verwendet wird, um die Position der Scheibe in dem Bewegungsfeld zu bestimmen, wie oben beschrieben ist. Die Scheibe 70 umfasst ferner eine obere Elektrode 74, die niedergedrückt wird, wenn der Benutzer auf die Elektrode drückt. Die obere Elektrode 74 ist Federbefestigt, um die Elektrode gegen die Arretierungen zu drängen, gezeigt bei 72, wenn der Benutzer nicht auf die Elektrode drückt. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in 5 gezeigt ist, liefert eine Anzahl von Federn 71 diese Funktion. Die Distanz zwischen Elektroden 73 und 74 kann bestimmt werden durch Messen der Kapazität zwischen diesen Elektroden. Wenn der Benutzer leicht auf die Elektrode 74 drückt, bewegt sich die Elektrode abwärts, bis sie die Oberseite des Klickers 75 erreicht. Wenn der Benutzer mit einer größeren Kraft auf die Elektrode 74 drückt als eine bestimmte Schwellenkraft, bestimmt durch die physischen Eigenschaften des Klickers 75 und der Federn 71, schnappt der Klicker 75 in eine Konfiguration, in der die Kuppel umgekehrt ist. Dies löst die Aufwärtskraft auf die Elektrode 74 und die Elektrode 74 bewegt sich näher an die Elektrode 75. Diese neue Position kann erfasst werden durch Messen der Kapazität zwischen den Elektroden 74 und 75.
Der in 5 gezeigte Klicker ist aus einer kuppelförmigen Materiallage aufgebaut, die eine Höhe aufweist, die sich abrupt ändert, wenn die Kuppel unter eine vorbestimmte Höhe niedergedrückt wird. Die Zustandsänderung wird begleitet durch eine Änderung bei der Kraft, die aufwärts auf die Elektrode 74 ausgeübt wird. Dies liefert dem Benutzer eine Empfindung, wie die, die erhalten wird, wenn ein Schalter geschlossen wird. Zum Zweck dieser Anmeldung ist der Ausdruck „Klicker" definiert, um jegliche mechanische Vorrichtung zu umfassen, die eine ihrer Abmessungen ändert ansprechend darauf, dass eine Kraft auf dieselbe ausgeübt wird, wobei die Dimensionsänderung eine nicht-lineare Funktion der ausgeübten Kraft ist. Die bevorzugte Klasse eines Klickers weist eine bi-stabile Abmessung auf, die abrupt zwischen Zuständen schaltet, wenn die Kraft, die auf den Klicker ausgeübt wird, größer ist als eine erste Schwellenkraft, und in ihren Originalzustand zurückkehrt, wenn die ausgeübte Kraft unter eine zweite Schwelle fällt.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist einfacher verständlich im Hinblick auf eine Analogie, bei der auf die Inhalte eines großen Desktops durch ein kleines Betrachtungsfenster zugegriffen wird, das über der Oberseite des Desktops positioniert ist. Es wird nun Bezug auf 6A und 6B genommen. 6A ist eine schematische Zeichnung einer tragbaren Vorrichtung 88 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 6B ist eine Draufsicht des entsprechenden Desktops 61 und des Betrachtungsfensters 62.
Das Betrachtungsfenster 62 entspricht der Anzeige auf der tragbaren Vorrichtung. Der Abschnitt des Desktops 61 unter dem Betrachtungsfenster 62 wird dem Benutzer auf der Anzeige der tragbaren Vorrichtung angezeigt. Bei dem in 6B gezeigten Beispiel enthält das Desktop eine Anzahl von Objekten, gezeigt bei 64–66. Diese Objekte, die unter dem Betrachtungsfenster sind, sind auf der Anzeige ersichtlich. Somit kann der Benutzer der tragbaren Vorrichtung 88 das Objekt 66 und den Abschnitt des Objekts 64 innerhalb auf dem Bildschirm 87 der tragbaren Vorrichtung 88 sehen. Der Benutzer kann jedoch das Objekt 65 nicht sehen, außer der Benutzer positioniert das Betrachtungsfenster 62 neu über das Objekt 65.
Die tragbare Vorrichtung 88 umfasst eine Zeigevorrichtung 80, die auf eine analoge Weise zu der oben erörterten Funktioniert, im Hinblick auf die Vorrichtungen, die in 1–5 gezeigt sind. Genauer gesagt umfasst die Zeigevorrichtung 80 eine Scheibe 81, die sich innerhalb des Bewegungsfeldes 82 bewegt. Die Position der Scheibe 81 innerhalb des Bewegungsfelds 82 wird durch die Steuerung 83 erfasst und verwendet, um sowohl die Position des Cursors 63 als auch die Position des Fensters 62 innerhalb der Grenze des Desktops 61 zu steuern. Es sei ferner angenommen, dass die Scheibe 81 einen Druckerfassungsmechanismus umfasst, so wie den, der oben beschrieben ist, der durch die Steuerung 83 überwacht wird. Wenn der Benutzer den Druckmechanismus in Eingriff nimmt durch Drücken auf die Scheibe 81, notiert die Steuerung die Position des Cursors 63 und verwendet diese Position, um eine vorbestimmte Aktion auszuführen, wie z. B. das Auswählen des Objekts unter dem Cursor. Der Druckmechanismus kann ferner eine Klicker umfassen, wie oben beschrieben, um eine Rückkopplung zu dem Benutzer zu liefern.
Wenn die Scheibe 81 innerhalb der Region 84 des Bewegungsfeldes 82 ist, bewegt die Steuerung den Cursor 63 innerhalb des Ansichtsbildschirms 87. Die Position des Cursors 63 innerhalb des Ansichtsbildschirms 87 wird bestimmt durch die Position der Scheibe 81 innerhalb der Region 84. Die Steuerung 83 umfasst eine Eins-zu-Eins- Steuerung 83 umfasst eine Eins-zu-Eins-Abbildung, die die Position des Cursors 63 für jede Stelle der Scheibe 81 in der Region 84 spezifiziert. Diese Abbildung ist vorzugsweise linear.
Wenn der Benutzer die Scheibe 81 zu einer Position außerhalb der Region 84 bewegt, wird die Kopplung zwischen die Scheibenposition und der Position des Cursors 63 unterbrochen. In dieser Region wird verursacht, dass sich das Fenster 62 in einer Richtung bewegt, die durch die Position der Scheibe 81 bestimmt wird. Zum Beispiel kann die Steuerung 83 programmiert sein, um eine Scrollfunktion zu implementieren, bei der sich das Fenster 62 in der Richtung bewegt, die bei 68 auf dem Desktop gezeigt ist, wenn die Scheibe zu der Position 86 bewegt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel bewegt sich das Fenster weiter in diese Richtung, bis der Benutzer die Scheibe 81 zurück in die Region 84 bewegt. Bei einem Ausführungsbeispiel bewegt sich das Fenster bei einer vorbestimmten, konstanten Geschwindigkeit. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Geschwindigkeit erhöht als eine Funktion der Distanz zwischen der Scheibe und der Wand 89. Auf ähnliche Weise, wenn die Scheibe zu der Position 85 bewegt wird, würde sich das Fenster 62 in der Richtung bewegen, gezeigt durch Pfeil 67, usw. Eine diagonale Bewegung des Fensters kann implementiert werden, wenn die Scheibe in der entsprechenden Ecke des Feldes von Ansicht 82 ist.
Da sich die Funktionen, implementiert durch die Zeigevorrichtung, abrupt ändern, wenn sich die Scheibe außerhalb der Region 84 bewegt, ist ein Mechanismus erwünscht, der die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass der Benutzer die Funktion unbeabsichtigt ändert. Es wird jetzt Bezug auf 7 genommen, die eine Querschnittsansicht einer Zeigevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Die Zeigevorrichtung 100 umfasst eine Scheibe 101, die sich innerhalb eines Bewegungsfeldes bewegt, definiert durch eine Grenzwand 102. Um die Zeich nung zu vereinfachen, wurden die Elektroden, die die Positionen der Scheibe über der Oberfläche 103 erfassen, weggelassen.
Das Bewegungsfeld ist in zwei Regionen unterteilt: die Region, gezeigt bei 105, und eine kreisförmige Region, gezeigt bei 104, die die Region 105 umgibt. Der Bereich des Bewegungsfeldes am nächsten zu der Wand 102 wird zum Auswählen von Funktionen verwendet, wie z. B. der oben erörterten Scrolloperation. Die Region 105 in der Mitte des Bewegungsfeldes wird für die herkömmliche Zeigeoperation verwendet, bei der der Cursor auf eine Stelle abgebildet wird, die durch die Scheibenposition in diesem Bereich bestimmt wird. Um zu verhindern, dass der Benutzer unbeabsichtigt die Scheibe in die Region 104 bewegt, wird eine deformierbare Grenze an dem Übergang von Region 104 und 105 platziert, wie schematisch durch Federn 106 und 107 gezeigt ist. Um die Scheibe in die Region 104 zu bewegen, muss der Benutzer ausreichend lateralen Druck auf die Scheibe 101 ausüben, um die Federn so zu komprimieren, dass die Scheibe in die Region 104 eindringen kann. In einem normalen Druckmodus ist die laterale Kraft, ausgeübt durch den Benutzer, um die Scheibe zu bewegen, viel geringer als die, die benötigt wird, um die Federn zu komprimieren, und somit ist es weniger wahrscheinlich, dass der Benutzer die Zeigefunktionen schaltet, ohne sich bewusst zu bemühen.
Während das oben beschriebene Ausführungsbeispiel Federn verwendet, die an die Wand 102 angebracht sind, um die laterale Kraft zu ändern, die auf die Scheibe ausgeübt werden muss, um die Scheibe in die Region 104 zu bewegen, können auch andere Mechanismen verwendet werden. Es wird nun Bezug auf 8 genommen, die eine Querschnittsansicht der Zeigevorrichtung 120 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Die Scheibe 112 umfasst einen Ring 110 aus elastischem Material, wie z. B. Schaumgummi, der zusammengedrückt werden muss, um die Scheibe in die Region 104 zu bewegen.
Die bekannten Systeme, die oben Bezug nehmend auf 1 und 2 erörtert wurden, verwenden Rückstellfedern, wie z. B. Feder 13, um die Scheibe neu zu zentrieren, wenn der Benutzer seinen oder ihren Fingern von der Scheibe nimmt. Zusätzlich dazu verhindern diese Fendern, dass die Scheibe das Bewegungsfeld verlässt, wenn die Zeigevorrichtung umgedreht wird.
Wie oben erwähnt wurde, schafft diese Art einer bekannten Zeigevorrichtung ein inkrementelles Abbilden zwischen der Scheibenposition und der Cursorposition, was eine feine Steuerung der Cursorposition auf dem Bildschirm liefert. Im Gegensatz zu Desktop- und Laptop-Computern sind die Bildschirmbereiche, die durch viele tragbare Vorrichtungen verwendet werden, relativ klein. Dementsprechend ist die Genauigkeit, mit der die Scheibe in dem Bewegungsfeld bewegt wird, ausreichend, um eine angemessene Steuerung des Cursors auf dem Bildschirm zu liefern. Bei solchen Ausführungsbeispielen werden die Rückstellfedern, die oben Bezug nehmend auf Ausführungsbeispiele gemäß dem Stand der Technik erörtert wurden, die in 1 und 2 gezeigt sind, nicht benötigt, da die Scheibenposition eine Eins-zu-Eins-Abbildung im Hinblick auf die Cursorposition auf dem Bildschirm liefert und der Benutzer somit die Scheibe nicht neu zentrieren muss, um das Bewegen des Cursors über den Bildschirm fortzusetzen, wenn die Scheibe die Grenze von Region 105 erreicht. Ausführungsbeispiele jedoch, die Rückstellfedern verwenden, können trotzdem praktiziert werden, da die Federn eine physische Rückkopplung für den Benutzer im Hinblick auf die Position der Scheibe in dem Bewegungsfeld liefern.
Ein Beseitigen der Rückstellfedern reduziert die Kosten der Zeigevorrichtung und erhöht die Zuverlässigkeit der Zeigevorrichtung. Dementsprechend werden Ausführungsbeispiel, denen solche Federn fehlen, bevorzugt, vorausgesetzt ein alternativer Mechanismus zum Beschränken der Scheibe auf das Bewegungsfeld ist vorgesehen. Zusätzlich dazu sind Ausführungsbeispiele, die verhindern, das Schmutz in das Bewegungsfeld eintritt, ebenfalls erwünscht, da solcher Schmutz die reibungslose Bewegung der Scheibe über die Oberfläche des Bewegungsfeldes hemmen kann. Eine Ummantelung 115, gezeigt in 8, und ein Abdichtring 116 verhindern, dass Schmutz in das Bewegungsfeld eintritt.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Rückstellfedern nicht mehr verfügbar sind, um Signale zu und von der Scheibe zu leiten, muss ein alternativer Signalweg bereitgestellt werden. Ein elastischer Satz aus Leitern, wie z. B. ein Kabel 117, kann zu diesem Zweck verwendet werden. Alternativ können leitfähige Spuren auf der Oberfläche der Scheibe 112 vorgesehen sein, die mit den entsprechenden Spuren auf der Ummantelung 115 über einen entsprechenden „Wischer" verbunden sind. Zum Beispiel kann der Wischer in dem Abdichtring 116 umfasst sein.
Bei den oben erörterten Ausführungsbeispielen ist das Bewegungsfeld in eine Zeigeregion 105 und eine Funktionsregion 104 unterteilt. In der Zeigeregion bestimmt die Position der Scheibe die Position des Cursors auf dem Anzeigebildschirm der Vorrichtung. Wenn die Scheibe in der Funktionsregion ist, wird die Bildschirmanzeige gescrollt, um andere Regionen eines virtuellen Desktops zu präsentieren. Es können jedoch auch andere Funktionen in der Funktionsregion implementiert sein. Zum Beispiel könnten spezifische Menüs auf dem Bildschirm der tragbaren Vorrichtung angezeigt werden, wenn die Scheibe in eine dieser Regionen bewegt wird. Der Cursor kann dann verwendet werden, um Auswahlen aus diesen Menüs zu treffen. Im Prinzip kann jegliche Funktion, die das Material ändert, das angezeigt wird, im Gegensatz zu der Cursorposition, in den Funktionsregionen implementiert sein.
Bei den oben beschriebenen Ausführurgsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Scheibe auf ein rechteckiges Bewegungsfeld beschränkt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das Bewegungsfeld eine beliebige Grenzform aufweisen kann. Zum Beispiel kann das Bewegungsfeld kreisförmig oder von ovaler Form sein.
Verschiedene Modifikationen an der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute auf dem Gebiet aus der vorangehenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich. Dementsprechend soll die vorliegende Erfindung nur durch den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche beschränkt sein.

Claims

Zeigevorrichtung (10; 80; 100; 120), die folgende Merkmale aufweist: eine erste Oberfläche (12; 50; 103), die ein Scheibenbewegungsfeld definiert auf derselben aufweist, wobei das Scheibenbewegungsfeld in eine Zeigeregion (105) und eine Funktionsregion (104) unterteilt ist; eine bewegbare Scheibe (11; 70; 81; 101; 112), die sich auf der ersten Oberfläche bewegt; eine Steuerung (59; 83), die eine Position der Scheibe innerhalb des Bewegungsfeldes (19; 82) bestimmt; und einen Anzeigebildschirm, der eine zweidimensionale Szene anzeigt, und einen Cursor (63), der sich innerhalb der Szene auf eine Weise bewegt, die durch die Position der Scheibe gesteuert wird, wenn die Scheibe in der Zeigeregion (105) ist, wobei die Steuerung verursacht, dass sich die Szene ändert, wenn die Scheibe in der Funktionsregion ist.
Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine deformierbare Barriere aufweist zum Sperren der Bewegung der Scheibe in die Funktionsregion (104), wobei die Sperre überwunden wird, durch einen Benutzer, der eine Kraft auf die Scheibe in einer Richtung parallel zu der ersten Oberfläche ausübt.
Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die deformierbare Barriere ein elastisches Bauglied aufweist, das zwischen der Scheibe und der nicht deformierbaren Barriere an der Peripherie des Bewegungsfeldes angeordnet ist.
Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der das elastisches Bauglied eine Schicht aus Gummi ist, gebunden an eine Wand der Scheibe.
Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der die deformierbare Barriere eine Feder aufweist.
Zeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Szene eine Ansicht eines Abschnitts einer Oberfläche darstellt, betrachtet durch ein Fenster (62), das über die Oberfläche bewegbar ist, und bei der die Steuerung verursacht, dass der Abschnitt der Oberfläche, der derart betrachtet wird, sich zu einem benachbarten Abschnitt der Oberfläche ändert.
Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der der benachbarte Abschnitt von der Position der Scheibe in der Funktionsregion abhängt.
Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, bei der sich das Fenster (62) bei einer Geschwindigkeit bewegt, die von der Position der Scheibe in der Funktionsregion (104) abhängt.
Zeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zeigevorrichtung ferner eine Ummantelung aufweist, die die Bewegung von Material von außerhalb des Bewegungsfeldes nach innen in das Bewegungsfeld sperrt.
Verfahren zum Eingeben von Daten in eine Vorrichtung, die einen Anzeigebildschirm an derselben aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer bewegbaren Scheibe, die sich innerhalb eines Bewegungsfeldes auf einer Oberfläche bewegt; Teilen des Bewegungsfeldes in eine Zeigeregion (105) und eine Funktionsregion (104); Bereistellen einer bewegbaren Scheibe, die darauf beschränkt ist, sich auf der ersten Oberfläche zu bewegen; Anzeigen einer zweidimensionalen Szene und eines Cursors (63), der sich innerhalb der Szene auf eine Weise bewegt, die durch die Position der Scheibe gesteuert wird, wenn die Scheibe in der Zeigeregion (105) ist; und Ändern der Szene ansprechend darauf, dass die Scheibe in die Funktionsregion bewegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, das ferner das Erfordern einer unterschiedlichen Kraftstärke zum Bewegen der Scheibe in der Funktionsregion (104) als in der Zeigeregion (105) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, bei dem die Szene eine Ansicht eines Abschnitts einer Oberfläche darstellt, betrachtet durch ein bewegbares Fenster über der Oberfläche, und bei dem der Abschnitt der Oberfläche, der derart betrachtet wird, zu einem benachbarten Abschnitt der Oberfläche verändert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem der benachbarte Abschnitt von der Position der Scheibe in der Funktionsregion abhängt.
Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, bei dem sich das Fenster bei einer Geschwindigkeit bewegt, die von der Position der Scheibe in der Funktionsregion abhängt.