CN101430615A - 加强多维倾斜角度操作的改良式显示光标控制装置 - Google Patents

Abstract

一种加强多维倾斜角度操作的改良式显示光标控制装置，包含：一壳体，内有一加速度计，该壳体具有一曲形底部，可方便倾斜该显示光标控制装置，改变该加速度计的仰角高度；以及一种数据处理系统，包含一显示光标控制装置，可控制一影像显示装置上的显示光标，该系统配合一装置垫操作，可供放置该显示光标控制装置并于其上移动，该装置垫具有一曲面，该显示光标控制装置还包含一加速度计，可感测沿着该装置垫移动的倾斜角度。由此，提供一种成本低廉，并可解决使用困难及操作限制等问题的光标控制装置，同时可实现稳定而准确的光标控制。

Description

加强多维倾斜角度操作的改良式显示光标控制装置

技术领域

本发明涉及一显示光标控制装置，例如应用于图形使用者界面(graphicuser interface，GUI)的电脑鼠标，特别涉及一种改良式光标控制装置，包含一加速度计，并具有一曲线形底部，或配合具有曲面的装置垫，可加强显示光标的多维倾斜角度控制。

背景技术

多数的传统显示光标控制装置都是利用光学移动感测或是测量滚球移动，以便进行操作，如电脑鼠标，这类装置通常必须于平坦的表面上操作，同时要有足够的空间供控制装置移动，另外，操作控制装置并不利于人体工学而时有伤害情况发生，例如伤害手部、手臂甚至身体其他部位的神经，或是导致其他更严重的问题，为了解决此类问题及空间限制，已发展出多种光标控制装置，但是这些装置仍然有其限制及使用困难性，说明如下。

为了要克服光标控制装置的使用限制，通常可使用感音鼠标，或是使用应用射频(RF)信号的光标控制系统，这类装置需要对电脑另外加装特别的信号接收装置，像是装在键盘上或装在显示器周围，这类系统价格昂贵，应用复杂，无法取代传统电脑鼠标成为更实用的光标控制装置。

参考其他专利，有的电脑鼠标作成手套形状，因此这种光标控制系统便可以离开桌面使用，也不需要在电脑上加装信号接收装置，这类的光标控制装置还有指环样式的，使用者可将其套在手指上使用，以控制光标移动，不过使用这些光标控制装置时，手或手指移动方式及座标与光标的移动完全不同，所以这类光标控制装置的市场接受度并不好。

另外还有回转仪(gyroscopic)指向(pointing)装置，该光标控制系统具有回转仪，利用鼠标的指向控制光标，不过这类鼠标巨大又笨重，另外，复杂的回转仪系统也意味着高昂的费用。

专利公开号为WO0190877的专利文献揭露使用加速度计的影像指向控制装置，将控制装置倾斜不同的角度来控制光标，通过倾斜鼠标于不同的角度来控制光标移动，就此而言，要以传统构造的电脑鼠标或是其他的影像显示装置来进行此等操作，是比较困难的，而且对于底部平坦的影像指向装置，其倾斜操作通常需要一支撑结构，因为此类装置在悬空时较难以控制光标，所以需要支撑结构，因此提供支撑结构给此类电脑鼠标，可使控制光标有较佳的稳定性，不过支撑结构带来的不方便和复杂性，限制了此类电脑鼠标或影像指向装置的实际应用。

因此，目前需要一种光标控制及指向系统，可提供新颖且简单的使用系统，与目前的控制及指向装置相容，同时成本低廉，并可解决上述使用困难及操作限制等问题。

发明内容

本发明提供一种光标控制装置，操作具有弹性，不需要于平坦表面上移动，特别是提供一新颖的控制装置，具有一曲形底部，方便装置的倾斜操作，另外，提供具有曲面的一装置垫，当控制装置沿着装置垫的曲面移动时，可以形成倾斜角度，鼠标沿着曲面装置垫移动的操作方法类似传统鼠标，为其一大优点。

光标控制装置或指示影像的指向装置具有一曲形底部，如椭圆形底部，装置使用者仅需稍微动动手部或手腕，就可以方便地朝各方向倾斜该装置，来控制指标的移动或控制显示影像，这类装置要求的桌面空间或其他支撑表面的空间很小，只要能够支撑曲形底部的接触区域即可。其实并不一定需要表面支撑，因为倾斜控制装置便可移动光标，那么将控制装置放在物体表面上或抬离桌面不需支撑都是可以的。

本发明的另一方面提供一种改良式光标控制装置或影像指向装置，加速度感测器(如加速度计)以不同灵敏度测量不同角方向的加速度，改良测量结果的信号处理，当有物件表面可以支撑装置时，倾斜装置时手腕朝向不同方向的角位移，可通过不同灵敏度补偿其自由度差异，特别是，以较高灵敏度测量垂直方向的倾斜角度，控制光标上下移动，而以较低灵敏度测量左右倾斜，控制光标左右移动，以此方式处理加速度测量结果。

本发明的另一方面提供一种改良式光标控制装置或影像指向装置，加速度感测器(如加速度计)以不同灵敏度测量不同移动速度时的加速度，改良测量结果的信号处理，特别是，当光标以低速移动时，降低测量加速度的灵敏度，可改善光标移动的稳定性，满足使用者的需求，当使用者以较低速移动光标或指标时，通常希望能有较高的光标稳定性。

本发明的另一方面提供一种改良式光标控制装置或影像指向装置，加速度感测器(如加速度计)利用滚动(roll)及俯仰(pitch)轴的角度变化测量加速度，改良测量结果的信号处理，另外，当电脑鼠标或指向装置悬空时，以较低灵敏度测量，当鼠标放置于物体表面上时，则以较高灵敏度测量，由此控制光标。当鼠标的移动没有支撑表面时，改变测量灵敏度可以提供较稳定的光标控制，例如当鼠标在空中移动时，容易受到手部突然震动或摇动的影响，本发明尤其能解决悬空操作或移动鼠标所可能造成的不稳定。本发明提供具有曲面的一鼠标垫来支撑具有曲形底部的鼠标，因此使用者可以使得控制装置沿着不同方向水平移动，而产生倾斜，曲形底部或是鼠标垫的曲面有助于操作鼠标的稳定性及便利性。

本发明的另一方面提供一种数据处理系统，包含一显示光标控制装置，可控制显示于该数据处理系统的一影像显示装置上的一显示光标，该数据处理系统包含一装置垫，可供置放该显示光标控制装置并于其上移动，该装置垫具有一曲面。

由此，本发明提供一种成本低廉，并可解决使用困难及操作限制等问题的光标控制装置，同时可实现稳定而准确的光标控制。

本领域技术人员在阅读以下参照附图的较佳实施例的详细说明后，应能明了本发明的上述或其他目的及优点。

附图说明

图1A到图1D分别为本发明的显示光标控制装置(即鼠标)的立体图、俯视图、前视图及侧视图；

图2A与图2B为具有曲面的鼠标垫的示意图，使用者水平移动鼠标，可产生一倾斜角度，来移动光标或显示影像指向装置；以及

图3A与图3B为功能方框图，说明本发明的光标控制装置或影像指向装置及其内的加速度计。

其中，附图标记说明如下：

100鼠标                110曲形底部

115-R、115-L按键       118滚轮

120-1、120-2按键       140鼠标垫

150-1、150-2加速度计   155-1、155-2低通滤波器

160-1、160-2模数转换器 165微处理器

170按键                175电脑接口

180电脑                185射频发送器

190射频接收器

具体实施方式

请参阅图1A到图1D，分别为本发明显示指标控制装置的立体图、俯视图、前视图及侧视图，其为一鼠标100，显示光标控制装置具有一曲形底部110，可方便地改变鼠标100的倾斜角度，显示光标控制装置包括一加速度计，感测鼠标100的水平度变化，显示光标控制装置(如电脑鼠标)100具有一曲形底部110，或是配合具有曲面的鼠标垫140，如果把鼠标100或是鼠标垫140放置于桌面，则可以方便地将鼠标倾斜至不同的角度。一旦鼠标有移动而呈一新倾斜角度，加速度计探测到水平度改变，对应水平度改变，移动在使用者图形界面装置(如电脑荧幕)上的显示光标。显示光标控制装置100的设计还兼顾下列功能。

如图1A到图1D所示，沿着Y轴称为宽度，沿着X轴称为长度，为了补偿人类手腕移动的差异程度，例如，当鼠标100放置于桌面上，手腕左右倾斜移动的自由度大于上下倾斜的自由度，所以将鼠标100设计成具有较窄的宽度W及较长的长度L，亦即L>W，如此可以让沿着X方向的倾斜比较方便。另外，加速度计设计成鼠标100在X方向的倾斜测量灵敏度高于Y方向，可以让使用者利用倾斜鼠标100达到较佳的光标控制效果，因此，沿着垂直方向，如果是同样的倾斜角度，相对于X轴比起相对于Y轴会产生较多的移动。

除了传统的右键115-R、左键115-L和滚轮118等在电脑鼠标中常见的控制部分，本发明的鼠标100还包括两个侧边按键120-1和120-2，按键120-1用于调整桌上/悬空操作模式，可改变鼠标的操作模式，例如桌上操作模式或于悬空操作模式，当悬空操作鼠标100时，降低光标控制灵敏度。另外可于鼠标100底部安装一重量感测器(未示出)来取代按键120-1，鼠标100底部的重量感测操作可用来改变操作模式为桌上操作模式或悬空操作模式。按键120-2可调整使用/等待模式，当按键120-2按下进入使用模式，便会利用鼠标100的倾斜角度来控制光标移动，如果放开(或扳开)按键120-2则进入等待模式，即使移动鼠标100也不会改变光标的位置。鼠标100还可提供一双重等待状态，如果鼠标100不动超过一指定时间，为了省电，便关闭鼠标10电源。另外还可提供一功能，如果连续按下左键115-L及右键115-R，则将显示光标移到显示装置的中央。

除了前述鼠标具有一曲形底部之外，图2A与图2B显示另一实施例，其中鼠标垫140具有一曲面，当使用者于鼠标垫140上使用鼠标100，便会产生倾斜角度使光标移动。

图3A显示光标控制装置的功能方框图，光标控制装置可为电脑鼠标100，利用两个加速度计，感测鼠标100的角度倾斜动作，来控制光标移动，光标控制装置包含第一加速度计150-1和第二加速度计150-2，分别探测两个方向的加速度，例如沿着X-方向和Y-方向的加速度，探测到的加速度信号分别传送给第一低通滤波器155-1和第二低通滤波器155-2，过滤掉高频杂波，然后将过滤信号传送给第一模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)160-1和第二模数转换器160-2，将模拟信号转换成数字信号后，输入微处理器165，微处理器165另外可从鼠标100的按键170接收输入信号，包括按键115-R、115-L、120-1、120-2，微处理器165另外接收滚轮118及处理滚轮118动作的滚轮编码器所产生的信号等，微处理器165进行信号处理，此部分将于稍后说明，随后产生的信号通过电脑接口175输出给电脑180，对应加速度计150-1和150-2所探测到鼠标100的倾斜角度改变，电脑接口175产生代表鼠标100移动的多个数据。

图3B显示无线鼠标的功能方块图，其架构与图3A的鼠标相似，唯一的差别在于无线鼠标包含一射频发送器185，可将光标移动信号传送给具有射频接收器190的电脑180，射频接收器190可接收从射频发送器185发出的信号。

微处理器165针对从模数转换器接收的数据执行多种功能处理，为了控制电脑180的显示光标，执行一初始化程序，初始化多个参数，经过初始化程序之后，微处理器165如同低通滤波器一般的执行主要任务，并根据预测情况来处理数据，不同的预测状况有：1)鼠标静止没有移动；2)鼠标缓慢移动；3)鼠标中速移动；4)鼠标快速移动。加速度计探测鼠标移动，数字滤波器则由此预测其状况以便执行数字信号处理功能，以达到稳定而准确的光标控制。

虽然本发明通过上述较佳实施例进行说明，但是并不用于限制本发明，本领域技术人员通过上述说明可对本发明进行改变及修饰，但都不脱离所附权利要求书所限定的范围及精神。

Claims (11)

1.一种显示光标控制装置，其特征在于该显示光标控制装置包含：

一壳体，其内有一加速度计，该壳体具有一曲形底部，可方便倾斜该显示光标控制装置，改变该加速度计的仰角高度。

2.如权利要求1所述的显示光标控制装置，其特征在于该显示光标控制装置还包含：

一电脑鼠标，具有该曲形底部，与一电脑连接，可方便倾斜该电脑鼠标至不同角度，以移动显示于该电脑的影像显示装置上的一光标。

3.如权利要求1所述的显示光标控制装置，其特征在于该显示光标控制装置的长度大于宽度，方便手腕移动，该加速度计沿着该显示光标控制装置的宽度方向的测量灵敏度高于沿着该显示光标控制装置的长度方向的测量灵敏度。

4.如权利要求1所述的显示光标控制装置，其特征在于沿着该显示光标控制装置的不同倾斜角度方向或是移动速度不同时，该加速度计有不同的测量灵敏度。

5.如权利要求1所述的显示光标控制装置，其特征在于该显示光标控制装置还包含：

至少一个控制按键，用以改变该显示光标控制装置的操作模式，操作模式可为一桌上模式或一悬空模式，该控制按键可改变该光标控制装置于该桌上模式及该悬空模式的测量灵敏度。

6.如权利要求1所述的显示光标控制装置，其特征在于该显示光标控制装置还包含：

一感测装置，设置于该显示光标控制装置的该底部，感测并改变该显示光标控制装置的操作模式为一桌上模式或一悬空模式。

7.如权利要求1所述的显示光标控制装置，其特征在于该显示光标控制装置还包含：

至少一个控制按键，用于改变该显示光标控制装置进入一使用模式或一等待模式。

8.如权利要求1所述的显示光标控制装置，其特征在于该显示光标控制装置还包含：

两个控制按键，连续按压所述两个控制按键可控制该光标移到一影像显示装置上的一指定位置。

9.如权利要求1所述的显示光标控制装置，其特征在于该显示光标控制装置还包含：

另一加速度计，该加速度计与该另一加速度计感测该显示光标控制装置沿着两个不同方向的倾斜角度；以及

一信号滤波器以及一模数转换器，分别滤波并将该加速度计的一模拟测量信号转换成一数字测量信号，输出至一电脑。

10.一种数据处理系统，包含一显示光标控制装置，可控制显示于该数据处理系统的一影像显示装置上的一显示光标，其特征在于该数据处理系统包含：

一装置垫，可供置放该显示光标控制装置并于其上移动，该装置垫具有一曲面。

11.如权利要求10所述的数据处理系统，其特征在于该显示光标控制装置还包含一壳体，内有一加速度计，该壳体具有一曲形底部，可方便倾斜该显示光标控制装置，改变该加速度计的仰角高度，该加速度计则感测该显示光标控制装置沿着该装置垫的该曲面移动的倾斜角度。

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