專利名稱：飛鼠定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可自由懸空運(yùn)動(dòng)的鼠標(biāo)類定位裝置?？蛇\(yùn)用于計(jì)算機(jī)，投影儀，家用電玩等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
背景1 當(dāng)前的鼠標(biāo)定位裝置都只能以平面滑動(dòng)、手指觸摸滑動(dòng)或是滾動(dòng)球體的方式來(lái)確定位置，而不能脫離固定平面的束縛。背景2 當(dāng)前CRT顯示器已經(jīng)逐步被IXD、投影儀等新型顯示器取代，而配合CRT 顯示器使用的光槍，卻不能應(yīng)用在新型的顯示器上，所以射擊類仿真游戲只能呆在游戲廳里，不能進(jìn)入普通民眾家庭之中，導(dǎo)致家用電子游戲產(chǎn)品種類單一，不能滿足民眾業(yè)余生活的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的自由懸空運(yùn)動(dòng)定位，使定位方式更加適用于家庭、電子課堂、講座等環(huán)境，大大方便民眾的生活、工作和學(xué)習(xí)需要。本發(fā)明結(jié)合光槍，可以使其脫離只能用CRT顯示器的限制，使光槍類游戲在LCD、 投影儀等信息顯示設(shè)備的使用成為可能，進(jìn)而走進(jìn)普通家庭，豐富民眾的業(yè)余生活需要。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示(以普通LCD為例)
光束發(fā)射器發(fā)射出繞指示線旋轉(zhuǎn)的特征光束面(一字線光束窄帶或是光束有無(wú)、強(qiáng)弱的分界面)，屏幕周邊的8個(gè)光學(xué)感應(yīng)器件(Al)檢測(cè)到特征光束面，接收處理單元記錄下感應(yīng)信息并經(jīng)過(guò)處理后，得到坐標(biāo)參數(shù)，然后送到電腦主機(jī)或是其它中央單元處理，最后得到坐標(biāo)位置并將光標(biāo)通過(guò)視頻信號(hào)電纜顯示到屏幕對(duì)應(yīng)位置上。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)原理如下
如圖2所示S是光束發(fā)射器，它向屏幕Z發(fā)射出一個(gè)特征光束面SPQ0，0點(diǎn)是指示線 SO投射到屏幕上的指示點(diǎn)，是待求得坐標(biāo)參數(shù)的點(diǎn)。平面SPQO以相對(duì)恒定的轉(zhuǎn)速圍繞指示線SO旋轉(zhuǎn)，如圖所示從光學(xué)感應(yīng)器A所在的SPQO平面繞SO順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到B點(diǎn)所在的 SP，Q，0 平面。接收端在屏幕Z所在平面外側(cè)一定平行距離上均布8個(gè)光學(xué)感應(yīng)器件(四個(gè)頂點(diǎn)各一個(gè)，分別為A、C、E、G，四邊中點(diǎn)各一個(gè)，分別為B、D、F、H)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的特征光束面SPQO經(jīng)過(guò)光學(xué)感應(yīng)器件時(shí)，光學(xué)感應(yīng)器件發(fā)送出一個(gè)特征信號(hào)，接收處理單元記錄下光學(xué)感應(yīng)器件發(fā)出特征信號(hào)的時(shí)刻，當(dāng)SPQO旋轉(zhuǎn)了一周回到起始點(diǎn)以后，一共得到9個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，根據(jù)這9個(gè)數(shù)據(jù)就可以計(jì)算出相鄰的感應(yīng)器件與指示線SO所在平面之間的夾角，如圖2所示的SPQO與SP，Q，0的夾角。因?yàn)橐还馐鳶O以一定角度入射到一矩形平面ACEG，光束SO分別與點(diǎn)A或B所在的平面SPQ0、SP’ Q’ 0形成的夾角不會(huì)隨著光束發(fā)射器S在沿SO直線方向上離指示點(diǎn)0的遠(yuǎn)近而不同，所以平面ACEG對(duì)于圍繞SO旋轉(zhuǎn)的特征光平面SPQO來(lái)說(shuō)，可以用ACEG在垂直于SO并經(jīng)過(guò)0點(diǎn)的投影面上的正投影來(lái)計(jì)算。正投影如圖3所示矩形ACEG的正投影為平行四邊形，假設(shè)其名稱仍為ACEG，四個(gè)中點(diǎn)仍為BDHL如圖4所示，獨(dú)立出三角形A0C，并以BO為Y軸，B為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，假設(shè)AB，BC的長(zhǎng)度為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位1，0B長(zhǎng)度為L(zhǎng)，待求高度OM為h，角AOB記作α，角 BOC記作β，BA與X正軸夾角等于角BOM記作θ，設(shè)A點(diǎn)坐標(biāo)為(x，y)，那么C點(diǎn)坐標(biāo)就為 (-X，_y)，B點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0)，0點(diǎn)坐標(biāo)為(0，L)，那么有
ctanα =(L-y)/χ ctanβ =(L+y) /χ
2 丄
χ +y -1 h=Lcosθ =Lx 由以上4式可以得出
h=2 (ctan α + ctanβ)/[( ctanβ - ctan α)2+4]
同理可以計(jì)算出點(diǎn)0與平行四邊行對(duì)邊EG的的距離，由相似三角形對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)之比相等原則，點(diǎn)0在線段麗中的比例等同于是點(diǎn)0在原矩形中的垂直方向上的比例，同理可得到水平方向上的比例經(jīng)過(guò)PC或是其它中央處理單元處理后可得到實(shí)際坐標(biāo)。實(shí)際使用時(shí)，配合PC或是其它中央處理單元端的定位校準(zhǔn)軟件校定屏幕Z的四個(gè)角在平面ACEG中的比例后，然后便可使用?，F(xiàn)實(shí)中存在問題主要是沒有專用元器件，首先，馬達(dá)考慮要高速低摩擦的，最好是空心內(nèi)轉(zhuǎn)子軸電機(jī)，可以省去不必要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，且轉(zhuǎn)動(dòng)部分應(yīng)當(dāng)做成易更換消耗品。其次，光源如果選用一字激光源時(shí)，光束窄帶內(nèi)存在線條狀不均勻，對(duì)接收端精度有影響，而且激光不易用調(diào)制信號(hào)調(diào)制，另外可用其它類型光源，比如使用LED，發(fā)射光束可以調(diào)制，可提高精度，但要考慮功率與發(fā)光點(diǎn)大小。


圖1為裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖2為實(shí)現(xiàn)方式示意圖。圖3為正投影示意圖。圖4為正投影分解計(jì)算示意圖。
具體實(shí)施例方式手持光束發(fā)射器的作用就是要實(shí)現(xiàn)一旋轉(zhuǎn)的特征平面便于光線感應(yīng)器接收，可由低功率一字線紅外激光發(fā)射管改裝，激光管固定，用馬達(dá)帶動(dòng)前面的聚光鏡片旋轉(zhuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)?；蛘呖梢杂闷胀t外廣角點(diǎn)光源，在其前面用馬達(dá)帶動(dòng)一半透明另一半不透明的鏡片實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的特征平面。光學(xué)感應(yīng)器用對(duì)應(yīng)于光源波長(zhǎng)的光敏器件，如PIN 二極管，接收處理單元先用運(yùn)放放大，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，用小型單片機(jī)、ARM、FPGA等處理芯片接收信號(hào)。處理芯片設(shè)置一自由計(jì)數(shù)器，當(dāng)有效信號(hào)進(jìn)入時(shí)，記錄下此時(shí)自由計(jì)數(shù)器的值，存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的感應(yīng)器所以序號(hào)中，當(dāng)所有數(shù)據(jù)更新一遍后，根據(jù)每個(gè)感應(yīng)器對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值，就可以計(jì)算出各個(gè)光學(xué)感應(yīng)器件之間的角度，其后計(jì)算成點(diǎn)在矩形的位置參數(shù)送入PC或是其它中央處理設(shè)備上，最終顯示到影像終端。
權(quán)利要求
1.一種適應(yīng)各種屏幕使用的鼠標(biāo)類定位裝置。
2.包含可自由懸空的指示裝置和坐標(biāo)測(cè)量裝置兩部分。
3.指示裝置特點(diǎn)為發(fā)射出轉(zhuǎn)速基本恒定的圍繞指示線旋轉(zhuǎn)的特征光束面；特征光束面是一字線光束窄帶或是光束有無(wú)、強(qiáng)弱的分界面。
4.坐標(biāo)測(cè)量裝置特點(diǎn)為接收端為光學(xué)感應(yīng)器件，布置在屏幕外側(cè)一定距離的矩形的四條邊上，且每條邊上必需有3個(gè)緊挨的感應(yīng)器分成的兩個(gè)線段等長(zhǎng)；裝置測(cè)量的直接參數(shù)是相鄰兩個(gè)感應(yīng)器件接收到特征光束面的時(shí)刻，間接測(cè)量?jī)蓚€(gè)等長(zhǎng)線段在特征光束面旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間內(nèi)所占角度大小，且計(jì)算是建立在兩個(gè)等長(zhǎng)線段及兩線段對(duì)應(yīng)的所占角度基礎(chǔ)上；坐標(biāo)參數(shù)以計(jì)算點(diǎn)在矩形中的水平垂直比例關(guān)系為依據(jù)。
全文摘要
一種可自由懸空運(yùn)動(dòng)的鼠標(biāo)類定位裝置，可實(shí)時(shí)提供所指向位置的坐標(biāo)參數(shù)，主要運(yùn)用于計(jì)算機(jī)，投影儀，家用電玩等領(lǐng)域，它可以代替鼠標(biāo)且讓鼠標(biāo)脫離平面運(yùn)動(dòng)的束縛，可以使光槍類游戲在所有顯示器及投影儀上成為可能。發(fā)明裝置包括兩部分光束發(fā)射器和接收處理單元，光束發(fā)射器發(fā)射出繞指示線旋轉(zhuǎn)的特征光束面(一字線光束窄帶或是光束有無(wú)、強(qiáng)弱的分界面)，接收處理單元在屏幕周邊的均布幾個(gè)光學(xué)感應(yīng)器件，當(dāng)光學(xué)感應(yīng)器件檢測(cè)到特征光束面并經(jīng)過(guò)處理后得到坐標(biāo)參數(shù)，再送到電腦主機(jī)或是其它中央單元處理，最后得到坐標(biāo)位置并將光標(biāo)通過(guò)視頻信號(hào)電纜顯示到屏幕對(duì)應(yīng)位置上。
文檔編號(hào)G06F3/033GK102541309SQ201210022189
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者楊川 申請(qǐng)人:楊川