СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КУРСОРОМ - КОМПЬЮТЕРНЫЙ КУРСОГРАФ, МЕХАНИЗМ СКАНИРОВАНИЯ, КОМБИНИРОВАННАЯ КЛАВИАТУРА И КАРМАННЫЙ КОМПЬЮТЕР С БЕССЕНСОРНЫМ ДИСПЛЕЕМ Российский патент 2008 года по МПК G06F3/33 

Изобретение относится к области компьютерной техники и компьютерных функциональных устройств.

Известен способ управления курсором путем перемещения датчика движения по плоскости или сфере - сканирование по площади и выработки на этой основе сигналов управления курсором. В настольных компьютерах этот способ сканирования по площади реализуется манипуляторами типа "мышь" и трекбол /Кутузов М., Преображенский А. Выбор компьютера. - М.: Питер, 2004, с.29-34/. Оптико-механическая мышь содержит шарик, прокатывающийся по рабочей поверхности, и два кинематически связанных с ним ортогональных ролика, передающих вращение шарика на оптические датчики, которые вырабатывают электрические импульсы и вводят их в компьютер. Оптические мыши не имеют движущихся частей. Принцип их действия заключается в том, что они посылают световые импульсы на рабочую подстилающую поверхность и регистрируют движение через отраженные от нее сигналы. Трекболы отличаются от "мышей" тем, что располагаются неподвижно, а датчиком движения является шарик, вращаемый пальцами. Принцип действия трекболов аналогичен "мышам" и они, как и "мыши", выполняются как оптико-механическими, так и оптическими.

Общим недостатком указанных устройств является зависимость надежности их работы от чистоты рабочей поверхности и загрязнения, засаливания шарика в случае с трекболом. Оптические мыши, в частности, не могут работать на зеркальной поверхности, например, на письменном столе, покрытом стеклом. Крупным недостатком способа сканирования по площади является невозможность использовать его в ноутбуках и тем более в карманных компьютерах. Для реализации способа необходима определенная площадь, по которой перемещают датчик движения, и хотя эта площадь невелика, но в ноутбуках и в карманных компьютерах по условиям работы с ними ее просто нет. В этих случаях применяют другие способы управления курсором /компьютером/.

Техническим результатом заявляемого изобретения является замена площади сканирования на узкую измерительную дорожку, локализация ее внутри устройства, что обеспечивает постоянную чистоту ее поверхности, объединение компьютерного курсографа и клавиатуры в одном корпусе, в том числе их интерфейсов, возможность применения в ноутбуках и карманных компьютерах, т.е. универсальность способа и устройств на его основе. Применение заявляемого компьютерного курсографа в карманных компьютерах позволяет отказаться от сенсорных дисплеев с управлением через стилус, что упрощает технологию производства карманных компьютеров, а по комфорту работы стирает грань между настольными и карманными компьютерами. Кроме того, заявляемое изобретение позволяет производить увязку оптических свойств измерительной дорожки со свойствами источника светового излучения /спектра, мощности/ и на этой основе оптимизировать все показатели компьютерного курсографа, в том числе его энергозатраты, что во многих случаях имеет немаловажное значение.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый компьютерный курсограф содержит первичный измерительный преобразователь в виде датчика движения, собственную измерительную дорожку, механизм обегания измерительной дорожки, механизм сканирования измерительной дорожки световыми импульсами с возможностью определения линейного и углового взаимного расположения датчика движения и сканируемой измерительной дорожки, регистрации этой линейной и угловой динамики движения и ввода данных о ней в компьютер с отображением на экране монитора в виде графических манипуляций курсора.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

фиг.1 - рычажный механизм обегания измерительной дорожки;

фиг.2. - планарный механизм обегания измерительной дорожки:

а/ с подвижным датчиком движения;

б/ с неподвижным датчиком движения;

фиг.3. - комбинированная клавиатура.

Механизм сканирования измерительной дорожки показан на фиг.1-3. Он содержит датчик движения 1 /на фиг.3 не показан/, оптический блок 2, связывающий датчик движения и оптический блок, гибкий волоконный световод 3 /на фиг.1, 2 не показан/ и измерительную дорожку 4. Оптический блок 2 содержит выходные и входные торцы волоконного световода и оптические компоненты, через которые проходят прямые, т.е. излученные, и обратные, т.е. отраженные от измерительной дорожки, световые сигналы. Датчик движения выполняют как подвижным /фиг 1, 2/ - и тогда над измерительной дорожкой его перемещают вместе с оптическим блоком 2, или неподвижным - и тогда над измерительной дорожкой перемещают только оптический блок, а датчик движения размещают в любом свободном объеме компьютерного курсографа. Во втором случае конструкция компьютерного курсографа получается достаточно компактной и плоской и легко встраивается, например, в карманный компьютер.

Рычажный механизм обегания измерительной дорожки /фиг.1/ содержит двуплечий рычаг с управляющим и управляемым плечами, проходящий через втулку 6, подвешенную на цапфах 7 на опоре 8. Управляемое плечо двуплечего рычага 5 снабжено датчиком движения 1, регистрирующим перемещения его торцовой части относительно неподвижной поверхности дугообразной измерительной дорожки 4. На управляющем плече двуплечего рычага 5 расположена рукоятка управления 9 с кнопками 10 и колесом прокрутки 11.

Функционирование рычажного механизма обегания заключается в перемещении датчика движения 1 /оптического блока 2/ над измерительной дорожкой 4 с помощью маятниковых движений управляющего плеча с рукояткой управления 9 с одновременным поворотом его вокруг продольной оси двуплечего рычага 5 и изменения таким образом угла набегания датчика движения 1 /оптического блока 2/ относительно измерительной дорожки 4.

Планарный механизм обегания измерительной дорожки /фиг.2/ содержит плоскую измерительную дорожку 4, над которой перемещают в пазу 12 каретку 13, снабженную втулкой 14 с проходящей через нее штангой 15 с рукояткой управления 9 на верхней части и датчиком движения 1 на нижней. Кнопки 10 и колесо прокрутки 11 располагают на рукоятке управления 9. Если в компьютерном курсографе используют механизм сканирования с неподвижным датчиком движения, тогда на нижней концевой части штанги 15 располагают оптический блок 2, как показано на фиг.2б.

Функционирование планарного механизма обегания заключается в том, что с помощью рукоятки управления 9 производят перемещения подвижной каретки 13 с датчиком движения 1 или с оптическим блоком 2 вдоль измерительной дорожки 4 с одновременным поворотом вокруг продольной оси штанги 15 по часовой или против часовой стрелки относительно исходной нулевой точки отсчета и отображения этого перемещения на экране монитора через курсор.

Исходным для датчика движения /оптического блока/ положением на измерительной дорожке является средняя точка относительно ее длины. При этом положении датчика движения /оптического блока/ курсов располагается в центре экрана монитора. Исходным относительно поворота датчика движения /оптического блока/ вокруг продольной оси, ортогональной измерительной дорожке, является такое его положение, которое обеспечивает горизонтальное перемещение курсора при отклонении датчика движения /оптического блока/ в ту или иную сторону от средней точки измерительной дорожки. Тогда при одновременном повороте датчика движения /оптического блока/ вокруг продольной оси, например, по часовой стрелке, курсор будет перемещаться в одних смежных четвертях /квадрантах/, например, с четными номерами /II, IY/, а при отклонении датчика движения в другую сторону от средней точки измерительной дорожки и повороте его против часовой стрелки - в других смежных четвертях /квадрантах/ с нечетными номерами /I, III/.

Комбинированная клавиатура /фиг.3/ представляет собой объединение клавиатуры 16 и компьютерного курсографа 17 в одном корпусе с общим интерфейсом. Комбинированная клавиатура не нуждается в дополнительной площадке для работы с "мышью". Возможное расположение на комбинированной клавиатуре компьютерного курсографа показано на чертеже.

Изобретение карманный компьютер с бессенсорным дисплеем относится к области компьютерной техники и компьютерных функциональных устройств.

Известны карманные персональные компьютеры /Холмогоров В. Карманные компьютеры Pocket PC. - М.: Сова, 2006 г./, содержащие в качестве своих основных частей жидкокристаллические сенсорные дисплеи и сенсорные системы управления с помощью стилуса. Именно эта пара сенсорный дисплей-стилус является слабым местом карманных компьютеров. Поверхность сенсорного дисплея крайне чувствительна к случайным повреждениям, царапинам, даже незначительным ударным воздействиям и т.д. Поэтому экран дисплея защищают специальной самоклеящейся пластиковой пленкой, которую по мере загрязнения заменяют. Без защитной пленки сенсорный дисплей можно быстро вывести из строя.

Взаимодействие с сенсорами осуществляют через стилус, который, вообще говоря, не является составной частью карманного компьютера, его можно заменить любым соответствующим образом заостренным стержнем, например, деревянной палочкой. При утрате стилуса и отсутствии подходящей замены утрачивается и возможность работы с карманным компьютером.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание карманного компьютера с бессенсорным дисплеем и встроенным компьютерным курсографом для ввода графической информации и управления операционной системой.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что карманный компьютер содержит встроенный в корпус компьютерные курсограф, функционирующий на основе взаимодействия первичного измерительного преобразователя в виде датчика движения с измерительной дорожкой с применением волоконной оптики, позволяющей минимизировать размеры компьютерного курсографа применительно к наладонному формату карманного компьютера, что создает возможность отказаться от использования сенсорных систем и применить в карманных компьютерах дисплеи по типу настольных компьютеров и ноутбуков. Система травления на основе компьютерного курсографа позволяет полностью уравнять функциональные возможности карманного и настольного компьютеров и ноутбуков, наладонный же формат создает для карманных компьютеров ощутимое преимущество.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:

фиг.4. - карманный компьютер с компьютерным курсографом;

фиг.5. - компьютерный курсограф.

На фиг.4 показан карманный компьютер с обычным теперь для него клавишами управления: а - "Заметки", б - "Контакты", в - "Календарь", г - "Задачи", д - блок клавишей управления, а также е - микрофон и ж - динамик. Под блоком клавишей управления расположен компьютерный курсограф с рукояткой управления 9, которую перемещают в пазу 12. Расположение компьютерного курсографа может быть и другим. Например, со стороны нижнего торца корпуса компьютера или бокового. В этом случае более предпочтительным может оказаться компьютерный курсограф с рычажным механизмом обегания. Этот механизм имеет несколько большую высоту в ортогональном относительно измерительной дорожки направлении, но при торцовом расположении это не имеет большого значения, зато он лучше защищен от пыли. В приведенном примере на фиг.4 над зоной клавишей расположен бессенсорный дисплей. Принципиально этот дисплей не имеет отличий от дисплеев настольных компьютеров или ноутбуков. От них он отличается только размерами.

Компьютерный курсограф в качестве примера реализации изобретения показан на фиг.5. Он оснащен планарным механизмом обегания и сканирующим механизмом с неподвижным датчиком движения. Компьютерный курсограф содержит плоскую измерительную дорожку 4, над которой в пазу 12 перемещают каретку 13, снабженную втулкой 14, с проходящей через нее штангой 15 с рукояткой управления 9 на верхней части и оптическим блоком на низшей. Оптический блок 2 связан с датчиком движения /не показан/ через волоконный световод 3. Опорная втулка 14 подвешена на продольных относительно движения каретки 13 цапфах 18 и допускает некоторый поперечный двусторонний перекос /поворот/. По обе стороны от нее расположены кнопки 10, с которыми втулка 14 взаимодействует через выступы-толкатели 19 при повороте /перекосе/ рукоятки управления 9 в одну или другую поперечную сторону.

Управление курсором на бессенсорном дисплее карманного компьютера выполняют следующим образом. Для обеспечения функционирования компьютерного курсографа определяют исходные линейную и угловую позиции оптического блока 2, т.е. нулевые точки отсчета. В принципе в качестве исходных можно выбрать любые положения оптического блока 2 на плоской измерительной дорожке 4 и оси вращения штанги 15. Выбор нулевых точек отсчета - это всего лишь вопрос удобства выполнения манипуляции курсора. Наиболее практичным в качестве линейной исходной точки отсчета представляется расположение оптического блока 2 в средней точке измерительной дорожки, которому соответствует положение курсора в центре экрана на пересечении его диагоналей. Исходной угловой точкой отсчета при этом является такая, которая обеспечивает горизонтальное перемещение курсора при отклонении оптического блока в ту или иную сторону от средней точки измерительной дорожки. Тогда при отклонении оптического блока в одну сторону от средней точки измерительной дорожки с одновременным поворотом его, например, по часовой стрелке, курсор будет перемещаться в одних смежных четвертях /квадрантах/, например, с четными номерами /II, IY/, а при отклонении оптического блока в другую сторону от средней точки измерительной дорожки и повороте его против часовой стрелки - в других смежных четвертях /квадрантах/ с нечетными номерами /I, III/.

Изобретение относится к области компьютерной техники и функциональных компьютерных устройств. Сущность заявляемого технического решения состоит в замене сканирования площади датчиком движения на сканирование узкой измерительной дорожки путем обегания ее датчиком движения с одновременным поворотом его вокруг оси, ортогональной сканируемой поверхности, что позволяет через курсор производить идентификацию рабочих точек по всей площади экрана дисплея. Техническим результатом является уменьшение габаритов компьютерного курсографа по высоте и по ширине. Особенно эффективным является применение заявляемого изобретения в карманных компьютерах. Его использование в этой области позволяет отказаться от сенсорных дисплеев с управлением через стилус и перейти на обычные, например, ЖК дисплей с управлением курсором через датчик движения, что не только снижает стоимость производства, но кардинально меняет положение в этой области за счет возрастания популярности карманных ПК, так как придает им недостающие пока свойства - простоту обращения, комфортность в работе и целостность как устройства. 5 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ управления курсором, состоящий в том, что первичный измерительный преобразователь в виде датчика движения перемещают над поверхностью измерительной дорожки механизмом с двумя степенями свободы, одна из которых состоит в поступательно-возвратном перемещении датчика движения над сканируемой измерительной дорожкой, другая степень свободы обеспечивается возможностью поворота датчика движения вокруг его оси, ортогональной поверхности сканируемой измерительной дорожки, с последующим вводом данных об этой линейно-угловой динамике движения в компьютер и отображением ее на экране монитора в виде графических манипуляций курсора, при этом величину линейного перемещения курсора задают поступательным перемещением датчика движения на некотором отрезке вдоль измерительной дорожки, а направление движения курсора определяют углом поворота датчика движения вокруг его оси, ортогональной сканируемой поверхности, причем сканирование измерительной дорожки производят как перемещением непосредственно датчика движения, так и его подвижного оптического блока, связанного в этом случае с неподвижным датчиком движения через гибкие волоконные световоды.2. Компьютерный курсограф, представляющий собой устройство ввода в компьютер графической информации, содержащее первичный измерительный преобразователь в виде датчика движения, отличающийся тем, что он оснащен собственной измерительной дорожкой, механизмом ее обегания датчиком движения с рукояткой управления, механизмом сканирования ее световыми импульсами с возможностью линейного перемещения датчика движения вдоль измерительной дорожки, вращения его через рукоятку управления вокруг оси, ортогональной поверхности измерительной дорожки, регистрации этой линейной и угловой динамики движения, ввода данных о ней в компьютер с отображением на мониторе в виде графических манипуляций курсора.3. Компьютерный курсограф по п.2, отличающийся тем, что содержит рычажный механизм обегания измерительной дорожки, выполненный в виде двуплечего рычага с управляющим и управляемым плечами, проходящего через подвешенную на цапфах втулку, с возможностью маятниковых перемещений и поворотов вокруг продольной оси над поверхностью измерительной дорожки, относительно которой определяют линейное и угловое положение датчика движения, причем кнопки и колесо прокрутки располагают на управляющем плече.4. Компьютерный курсограф по п.2, отличающийся тем, что содержит планарный механизм обегания измерительной дорожки, выполненный в виде расположенной в продольном пазу над плоской измерительной дорожкой подвижной каретки, снабженной поворотной опорой в виде втулки, через которую проходит штанга с рукояткой управления на верхней части и датчиком движения на нижней, с возможностью выполнения линейных перемещений и поворотов штанги вокруг своей оси, ортогональной измерительной дорожке, относительно которой определяют линейное и угловое положение датчика движения, причем втулка подвешена на цапфах, а кнопки располагают на каретке поперечно относительно линейного перемещения рукоятки управления с возможностью взаимодействия кнопок и рукоятки управления при их совместном движении путем поперечного наклона рукоятки управления в одну или в другую сторону.5. Механизм сканирования световыми импульсами поверхности измерительной дорожки, содержащий первичный измерительный преобразователь в виде датчика движения, снабженного многожильным волоконным световодом с концевым оптическим блоком с торцевой подвижной части световода, с возможностью его линейных перемещений вдоль измерительной дорожки и поворотов вокруг оси, ортогональной сканируемой поверхности, как совместно с датчиком движения так и отдельно от него, причем длина связывающего их световода определяется конструктивными особенностями компьютерного курсографа.6. Комбинированная клавиатура, представляющая собой устройство управления компьютером, состоящее из клавишного механизма коммутации электрических цепей, отличающееся тем, что снабжено компьютерным курсографом по п.2, причем клавиатура и компьютерный курсограф объединены в одном корпусе с общим интерфейсом.7. Карманный персональный компьютер, содержащий процессор, запоминающие устройства, сенсорный дисплей, слоты и интерфейс, отличающийся тем, что содержит компьтерный курсограф как устройство управления компьютером и бессенсорный дисплей, с возможностью ввода графической информации и управления операционной системой через манипуляции курсора на экране дисплея на основе оптического взаимодействия первичного измерительного преобразователя в виде датчика движения с поверхностью измерительной дорожки.