專利名稱：位移訊號輸入裝置及其訊號產(chǎn)生方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種位移訊號輸入裝置及其訊號產(chǎn)生方式，尤指一種利用物體移動的加速度，用以進行轉(zhuǎn)換運算，進而輸出相對應(yīng)的位移訊號的裝置及訊號產(chǎn)生方式。
背景技術(shù)：
計算機對于人類日常生活而言，隨著科技日異提升而顯得不可或缺，舉凡各大小公司行號、個人、家庭等，擁有比率已經(jīng)相當(dāng)高。而不論是固定式的個人計算機或是可攜式的筆記型計算機，常有需要連線一光標(biāo)控制裝置，例如鼠標(biāo)，用來作為計算機熒幕上的光標(biāo)移位控制，并且進行程序執(zhí)行的點選致能控制。
隨著視窗作業(yè)系統(tǒng)的普及，以及軟體介面圖形化的趨勢，鼠標(biāo)已經(jīng)成為計算機周邊的重要輸入裝置，并依照其位置感測方式大致可以區(qū)分為“滾輪式鼠標(biāo)”及“光學(xué)式鼠標(biāo)”，且鼠標(biāo)的外觀造型也從早期呆板的長方形狀，逐漸演變成為符合人體工學(xué)的流線造型，而更方便讓使用者操控，如筆型光學(xué)鼠標(biāo)的出現(xiàn)，讓使用者在操控時能如同具有握筆書寫的的流暢感，再搭配筆型光學(xué)鼠標(biāo)具有細長的特點，而更方便與筆記型計算機一起攜帶。
不過市面上鼠標(biāo)有一共同的缺點，即為皆需要搭配一鼠標(biāo)墊使用，或者需要一平坦的桌面而作面的接觸，才可以進行光標(biāo)的控制。如此，使用者在使用計算機上，即會受限于環(huán)境而無法很有效率與方便的使用發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明主要目的在于鼠標(biāo)內(nèi)置入一加速度感應(yīng)器，用以取得鼠標(biāo)移動時的加速度，并將加速度轉(zhuǎn)換成電氣訊號。同時，透過轉(zhuǎn)換電路將電氣訊號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字訊號，以進行運算處理。加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元系處理該數(shù)字訊號用以輸出一相對應(yīng)加速度的位移訊號，位移訊號同時透過傳輸單元被傳送到一計算機，并于計算機屏幕上顯示控制光標(biāo)的位置。
本發(fā)明一種位移訊號輸入裝置，更利用一使用者意向解釋單元接收該數(shù)字訊號，用來處理該數(shù)字訊號，并根據(jù)預(yù)設(shè)的加速度感應(yīng)器特定動作所產(chǎn)生的數(shù)字訊號，用以輸出一操作訊號到該計算機，以執(zhí)行一鼠標(biāo)折返功能或一按鍵功能。
綜上所述，本發(fā)明無需要搭配鼠標(biāo)墊或是平坦桌子使用，而作面的接觸，其整體外觀可以制作出如筆型鼠標(biāo)、手套/手環(huán)型鼠標(biāo)以及戒指型鼠標(biāo)等輕巧型鼠標(biāo)。


圖1為本發(fā)明位移訊號輸入裝置使用環(huán)境示意圖；圖2為本發(fā)明電路方塊示意圖；圖3為本發(fā)明的速度、加速度及時間關(guān)系示意圖；圖4為本發(fā)明位移訊號產(chǎn)生方式流程方塊示意圖。
圖號說明10位移訊號輸入裝置 102加速度感應(yīng)器104模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器 106加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元108傳輸單元 109使用者意向解釋單元20計算機 202控制光標(biāo)s速度a加速度t時間
具體實施例方式
請參考圖1，為本發(fā)明位移訊號輸入裝置10使用環(huán)境示意圖，其中本發(fā)明做成一戒指型鼠標(biāo)10，使用者可以將本發(fā)明套置于手指上并且隨意的上下左右擺動手指，由著戒指型鼠標(biāo)10擺動時的加速度，用來控制移動計算機20屏幕上控制光標(biāo)202的位置，以及利用各種特定的擺動動作用來執(zhí)行鼠標(biāo)的折返功能與按鍵功能。
請參考圖2，為本發(fā)明電路方塊示意圖。本發(fā)明位移訊號輸入裝置10連接于一計算機20使用，包括有一加速度感應(yīng)器102、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器104、一加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元106、一傳輸單元108及一使用者意向解釋單元109。如圖2所示，位移訊號輸入裝置10利用加速度感應(yīng)器102感知本體被移動或擺動時所產(chǎn)生的加速度，并將所產(chǎn)生的加速度相對應(yīng)轉(zhuǎn)換成為一電氣訊號。加速度感應(yīng)測器102可以感測X，Y，Z三軸的加速度，以X軸加速度計算鼠標(biāo)的左右移動，以Y軸的加速度計算鼠標(biāo)的前后移動，以Z軸的加速度計算鼠標(biāo)的上下移動。當(dāng)鼠標(biāo)沒有位移時，只有重力加速度作用，則可從重力加速度在X，Y，Z三軸的分量計算出鼠標(biāo)的傾斜角度。
一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器104，連接于該加速度感應(yīng)器102，接收屬于模擬的電氣訊號，并將該電氣訊號轉(zhuǎn)換成為一微處理器及計算機20可以讀取的一數(shù)字訊號。一加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元106，連接于該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器104，接收該數(shù)字訊號，用以轉(zhuǎn)換并計算輸出相對應(yīng)的一位移訊號。同時，該位移訊號透過連接于該加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元106的一傳輸單元108傳送到該計算機20，用以同步移動顯示計算機20屏幕上控制光標(biāo)的位置。
請復(fù)參考圖2，其中本發(fā)明更利用一使用者意向解釋單元109連接于該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器104與該傳輸單元108。該使用者意向解釋單元109接收該數(shù)字訊號，用以輸出一操作訊號到該傳輸單元108，并且操作訊號透過該傳輸單元108傳送到該計算機20。該使用者意向解釋單元109執(zhí)行判斷該數(shù)字訊號，根據(jù)預(yù)設(shè)的加速度感應(yīng)器102特定動作所產(chǎn)生的數(shù)字訊號，以輸出相對應(yīng)的操作訊號。上述說明中，該操作訊號為一鼠標(biāo)右鍵訊號、一鼠標(biāo)左鍵訊號及一鼠標(biāo)折返訊號。該操作訊號傳送到該計算機20用來達成一鼠標(biāo)折返功能及一按鍵功能。本發(fā)明所使用的鼠標(biāo)折返功能，為鼠標(biāo)提起之后不再繼續(xù)計算/傳送位移，直到鼠標(biāo)放下的后再恢復(fù)計算/傳送位移，包括有兩種操作模式a.使用在桌面一般模式，其中鼠標(biāo)向上加速時，所偵測得到的加速訊號則用來判斷鼠標(biāo)被提起，向下加速訊號則用來判斷鼠標(biāo)為放下，零加速訊號則用來判斷鼠標(biāo)為靜止。
b.使用在無接觸向操作模式，以上、下、左、右方向移動或擺動鼠標(biāo)，并且同時在計算機屏幕上則會同步顯不控制光標(biāo)的上、下、左、右位移，并以鼠標(biāo)向后代表鼠標(biāo)被提起，向前代表鼠標(biāo)被放下。
本發(fā)明所使用的鼠標(biāo)按鍵功能，使用鼠標(biāo)特定的動作來代表傳統(tǒng)鼠標(biāo)的按鍵功能。如此本發(fā)明由于物體在靜止時也會有重力加速度，因此靜止時重力加速度的改變，可以測出鼠標(biāo)的傾斜角度，傾斜角度可以代表一些特定操作。以上面所敘述的無接觸面操作方式為例，鼠標(biāo)靜止時向左下傾斜動作則代表鼠標(biāo)左鍵功能，向右下傾斜動作代表鼠標(biāo)右鍵功能，向前下方傾斜表示滾輪向前，向后下方傾斜表示滾輪向后。
復(fù)參考圖2，其中該加速度感應(yīng)器102為一微機電裝置，其在一加速度下會產(chǎn)生一對應(yīng)的電氣訊號輸出。同時，該傳輸單元108為一無線傳輸單元或一串行傳輸單元，其中該無線傳輸單元為一紅外線無線傳輸單元或一RF無線傳輸單元。并且該申列傳輸單元可為一PS2傳輸單元或一USB傳輸單元。
復(fù)參考圖2，該加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元106將取得的加速度數(shù)位訊號值，以進行執(zhí)行運算下列公式(1)，用以在一時域t中，轉(zhuǎn)換輸出與加速度值a相對應(yīng)的速度訊號值s。
s＝at (1)
于上述公式(1)中，a為一加速度值、s為一速度值及t為一時間值。其中速度s的值等于加速度值a對時間值t的積分，加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元106透過公式(1)將加速度值a轉(zhuǎn)換計算成為速度值s后，更進行執(zhí)行運算下列公式(2)，用以在一時域t中，轉(zhuǎn)換輸出與加速度值a相對應(yīng)的位移訊號值d。
d＝st+(1/2)at2(2)于上述公式(2)中，d為一位移訊號值、a為一加速度值、s為一速度值及t為一時間值。其中位移訊號d的值，等于速度值s對時間值t的積分。如此，加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元106，可以由加速度a值進行上述公式(1)及公式(2)的運算，進而得到位移訊號值d。
請參考圖3為本發(fā)明的速度、加速度及時間關(guān)系示意圖。其中縱軸表示為一速度s橫軸表示為一時間t，如圖3所示，當(dāng)時間為0時鼠標(biāo)為靜止，此時速度s、時間t及加速度a都為零。在時間t時測得加速度a1，則參考公式(1)可以算出時間t時的速度s1＝a1*t，而此時位移可參考公式(2)為d1＝(a1*t)*t/2。在時間2t時測得加速度a2，則參考公式(1)可以算出時間2t時的速度s2＝s1+a2*t，而此時位移可參考公式(2)為d2＝s1*t+(a2*t)*2。如此，在時間4t時測得加速度a4為負值，則參考公式(1)可以算出時間4t時的速度s4＝s3+a4*t，其值會小于s3，而此時位移可參考公式(2)為d4＝s3*t+(a4*t)*t/2，其值會小于s3*t。
請參考圖4，為本發(fā)明位移訊號產(chǎn)生方式流程方塊示意圖。本發(fā)明位移訊號產(chǎn)生方式，其步驟如下述說明首先取得一電氣訊號，由移動一加速度感應(yīng)器S100，該電氣訊號相對應(yīng)于該加速度感應(yīng)器移動加速度的變化；然后，轉(zhuǎn)換該電氣訊號成為一數(shù)字訊號，由一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器執(zhí)行運算S102；接著，計算該數(shù)字訊號成為相對應(yīng)的一位移訊號，由一加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元S104；最后，傳送該位移訊號到一計算機，并透過該計算機計算出相對應(yīng)于該位移訊號的一光標(biāo)位置S108。
上述說明流程步驟中，在轉(zhuǎn)換該電氣訊號成為一數(shù)字訊號步驟S102后，更有一判斷該數(shù)字訊號步驟S106，其根據(jù)預(yù)設(shè)的加速度感應(yīng)器特定動作所產(chǎn)生的數(shù)字訊號，用以輸出一操作訊號。并且，在判斷該數(shù)字訊號步驟S106后，更有傳送該操作訊號到該計算機步驟S110，以達成一鼠標(biāo)折返功能或一按鍵功能。上述說明中，該判斷該數(shù)字訊號步驟S106，由一使用者意向解釋單元處理達成。
綜上所述，本發(fā)明一種位移訊號輸入裝置及其訊號產(chǎn)生方式，在于鼠標(biāo)內(nèi)置入一加速度感應(yīng)器，用以取得鼠標(biāo)移動時的加速度，其X軸加速度計算鼠標(biāo)的左右移動，Y軸的加速度計算鼠標(biāo)的前后移動，Z軸的加速度計算鼠標(biāo)的上下移動。當(dāng)鼠標(biāo)沒有位移時，只有重力加速度作用，則可從重力加速度在X、Y、Z三軸的分量計算出鼠標(biāo)的傾斜角度。并將加速度轉(zhuǎn)換成電氣訊號。同時，透過轉(zhuǎn)換電路將電氣訊號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字訊號，以進行運算處理。然后由加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元處理該數(shù)字訊號用以輸出一相對應(yīng)加速度的位移訊號，再透過傳輸單元傳送到一計算機，并于計算機屏幕上顯示控制光標(biāo)的位置。
本發(fā)明更利用一使用者意向解釋單元接收該數(shù)字訊號，用來處理該數(shù)字訊號，并根據(jù)預(yù)設(shè)的加速度感應(yīng)器特定動作所產(chǎn)生的數(shù)字訊號，用以輸出一操作訊號到該計算機，以執(zhí)行一鼠標(biāo)折返功能或一按鍵功能。如此本發(fā)明無需要搭配鼠標(biāo)墊或是平坦桌子使用，而作面的接觸，其整體外觀可以制作出如筆型鼠標(biāo)、手套/手環(huán)型鼠標(biāo)以及戒指型鼠標(biāo)等輕巧型鼠標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種位移訊號輸入裝置，連接于一計算機使用，其特征在于，包括有一加速度感應(yīng)器，用以感知物體加速度并轉(zhuǎn)換成為一電氣訊號一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，連接于該加速度感應(yīng)器，接收該電氣訊號，用以轉(zhuǎn)換成為一數(shù)字訊號一加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元，連接于該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收該數(shù)字訊號，用以轉(zhuǎn)換并計算輸出相對應(yīng)的一位移訊號；及一傳輸單元，連接于該加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元與該計算機，接收該位移訊號，并將該位移訊號傳送到該計算機。
2.如權(quán)利要求1所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于更有一使用者意向解釋單元，連接于該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器與該傳輸單元，接收該數(shù)字訊號，輸出一操作訊號，該操作訊號透過該傳輸單元傳送到該計算機。
3.如權(quán)利要求1所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于該加速度感應(yīng)器為一微機電裝置，并于加速度下會產(chǎn)生一對應(yīng)的電氣訊號變化。
4.如權(quán)利要求1所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于該傳輸單元，為一無線傳輸單元。
5.如權(quán)利要求4所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于該無線傳輸單元，為一紅外線無線傳輸單元。
6.如權(quán)利要求4所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于該無線傳輸單元，為一RF無線傳輸單元。
7.如權(quán)利要求1所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于該傳輸單元，為一串行傳輸單元。
8.如權(quán)利要求7所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于該串行傳輸單元，為一PS2傳輸單元。
9.如權(quán)利要求1所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于該串行傳輸單元，為一USB傳輸單元。
10.如權(quán)利要求2所述的位移訊號輸入裝置，其特征在于該操作訊號，為一鼠標(biāo)右鍵訊號、一鼠標(biāo)左鍵訊號及一鼠標(biāo)折返訊號。
11.一種位移訊號產(chǎn)生方式，其特征在于，步驟包括有取得一電氣訊號，由移動一加速度感應(yīng)器，該電器訊號相對應(yīng)于該加速度感應(yīng)器移動加速度的變化；轉(zhuǎn)換該電氣訊號成為一數(shù)字訊號計算該數(shù)字訊號成為相對應(yīng)的一位移訊號；及傳送該位移訊號到一計算機，并透過該計算機計算出相對應(yīng)于該位移訊號的一光標(biāo)位置。
12.如權(quán)利要求11所述的位移訊號產(chǎn)生方式，其特征在于在轉(zhuǎn)換該電氣訊號成為一數(shù)字訊號步驟后，更有一判斷該數(shù)字訊號步驟，其根據(jù)預(yù)設(shè)的加速度感應(yīng)器特定動作所產(chǎn)生的數(shù)字訊號，用以輸出一操作訊號。
13.如權(quán)利要求12所述的位移訊號產(chǎn)生方式，其特征在于在判斷該數(shù)字訊號步驟后，更有傳送該操作訊號到該計算機，以達成一鼠標(biāo)折返功能或一按鍵功能。
14.如權(quán)利要求12所述的位移訊號產(chǎn)生方式，其特征在于該判斷該數(shù)字訊號步驟，由一使用者意向解釋單元處理達成。
全文摘要
一種位移訊號輸入裝置及其訊號產(chǎn)生方式，連接于一計算機使用，其利用物體移動的加速度，用以進行轉(zhuǎn)換運算，進而輸出相對應(yīng)的位移訊號，包括有加速度感應(yīng)器，感知物體加速度并轉(zhuǎn)換成為電氣訊號；模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，連接于該加速度感應(yīng)器，將電氣訊號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字訊號加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元，連接于該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換并計算該數(shù)字訊號，用以輸出相對應(yīng)的位移訊號及傳輸單元，連接于該加速度/位移轉(zhuǎn)換計算單元與該計算機，接收該位移訊號，并將該位移訊號傳送到該計算機。
文檔編號G06F3/033GK1734407SQ20041005842
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者劉長助, 蔡仲文, 鐘宏民 申請人:幸賀股份有限公司