[发明专利]用光束笔操作的计算机输入装置

说明书

技术领域

本发明是关于用光束笔来给计算机输入信息的装置和方法，更具体地说，本发明是关于用光束笔操作的计算机键盘，鼠标，及其使用的新方法。

背景技术

申请号为200410065080.5的专利申请公开了一种用手持光束来给计算机输入信息的装置和方法，有效地避免了使用按键式键盘和鼠标给肢体所带来的重复性劳损等伤害。该项发明自问世以来，经过许多测试和试用，既验证了其避免伤害的有效性和易于操作的实用性，也揭示了一些技术上的问题。如在背景光较强的环境中，背景光有可能触发光敏元件，背景光也可能强到使光敏元件无法把笔光和背景光分别开。如果笔光过强，又可能伤害人眼。事实上，在上述公开的专利申请文件中，用特定透光率的光屏蔽介质来屏蔽背景光，不仅价格高，而且效果并不理想。

其键盘的设计使键列呈圆弧形分布，以避免光束运动时误触发其它键。这样的设计虽能达到预期效果，但人手的移动方式有些别扭，影响输入的速度。

发明内容

本发明目的是解决手持光束操作的键盘和鼠标的若干问题，并以一些新的设计使其更稳定，尺寸更小，操作起来更容易，更快速。

本发明包括一个可发射红外光的笔形电筒，或称红外光笔，以及一个红外光信号的接收和分析装置。该装置可通过计算机的标准外围接口，如PS/2或USB，来与计算机主机相连，也可与主机共用同一外壳而在内部相连。该装置将所接收的红外信号转成计算机可接收的电信号，并将电信号传送给主机。根据接收信号的不同位置，该装置既可以输入字母符号和指令信号，也可以输入数字和控制信号来控制光标在屏幕上的移动和点击。起相应键盘功能的部分称为光敏键盘，起鼠标功能部分的，因接收区呈星状分布，故称星标。

用红外光的好处有几点：1)红外接收管，如常用的光敏二极管和三极管的波长和方向选择性很强，通常的办公室环境的背景光不起作用，这样就彻底地避免了办公环境中背景光的影响。2)红外光为不可见光，不会伤害人眼。而用可见光激发时，对光强有一定要求，注视时间长了还是有可能对视力有不良影响的。3)用红外光的接收灵敏度高，发光管所需功率小，同样电池可用的时间长。需要时，红外发射管后面还可接一可见光源以作指引。由于红外光与可见光都属电磁光波，只是波长不同，在以下文中所指光束，既适用于可见光，也适用于红外线。

红外发光管和可见光发光管一样，都有发散角。这使得在一定距离时，可能有不止一个光敏管处在光束的照射下。并且从周边反射来的光子，如背景光，也可能触发光敏管。为此，在光信号的接收面上，用一不透明的板覆盖，而在光敏管的上方，则开一小孔，孔的尺寸以能阻挡住足够的背景光，又能让足够的笔光通过为宜。透光孔的区域称为光敏区。

这里公开星标控制光标的移动的几种实施方案。第一种是光敏区分布在同心圆上，当红外光束从一圈移到另一圈时，根据光束移动的方向和速度来决定光标移动的方向和速度。第二种方案是将光敏区放在显示屏幕的背面，红外光穿过显示屏激发其后的光敏区，则是光标应到达的位置，当光束靠近使得其中只有最少的光敏区时，则点击该处。第三种方案是将光敏区分布在显示屏的周围，红外光束所激发的光敏区，就是光标所要移动的方向。当光束移开时，则停止移动。第四种方案是在按矩阵排布的光敏区外再加一按圆形分布的光敏区环，在矩阵光敏区中，以光束移动的方向和距离来控制光标在显示屏上移动的方向和距离，当光束靠近使得其中只有最少的光敏区时，则起点击作用；在环形光敏区上，当光束激发时，则使光标沿其径向移动，激发停止则光标停止移动。当光标的移动由光敏区的激发时间决定时，光标在一开始可只移动一个象素点就暂停一下，速度逐渐增加。这可以解决在图形和设计过程中对于小距离移动控制的困难。

对普通鼠标上按键的作用，也可用红外光信号来实现。对于左，中，右按键，各用一光敏区来对应。当光束进入光敏区时，即起按键被按下的作用。当光束移出光敏区时，即起按键抬起的作用。普通鼠标还可以在左键按下时，使光标移动，以拖动屏幕上的物件。在星标上专门设立一锁存光敏区以达此目的。即当锁存光敏区收到信号时，将起到左键一直被按下的作用。这时再移动光标，就可以拖动屏幕上的物件。当锁存光敏区再次被照时，则起按键弹起的作用。

普通鼠标上的转轮，也可以用两个光敏区来取代。当其中一个光敏区被激发时，起转轮向上转的作用。当另一个光敏区被激发时，起转轮向下转的作用。

对于键盘的设计主要涉及到对所要激发键的确认。在盘面上设置一显示屏，或是在计算机屏幕上显示唯一被激发的光敏区可以帮助确认所选光敏区。下面公开两种方案：