CN101441528B - 计算机系统的输入装置与其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种计算机系统的输入装置，包括图像目标物、主操作感应器和接收器。在本发明中，主操作感应器具有图像撷取感测单元、惯性感测器、鼠标模块、切换单元、及微控制单元。图像撷取感测单元用来撷取图像目标物。切换单元耦接惯性感测器、图像撷取感测单元、及鼠标模块。藉此，切换单元可以依据一选择信号而选择将鼠标模块输出，或是将惯性感测器和图像撷取感测单元的输出送至微控制单元。而微控制单元可以将切换单元的输出进行编码，而产生一感测数据给接收器，并且通过接收器传送至计算机系统，以对计算机系统进行操作。

Description

计算机系统的输入装置与其操作方法

技术领域

本发明涉及一种计算机系统的输入装置与操作方法，且特别是涉及一种结合鼠标操作方式的计算机系统的输入装置与操作方法。

背景技术

传统的计算机系统输入装置，包括键盘、鼠标、触控板等。其中，键盘的输入方式是靠使用者按下键盘上的按键，以进行输入，而鼠标和触控板则是使用者通过在二维平面上的运动来操作计算机系统。

然而，在一些特殊的情况下，例如玩计算机游戏时，传统的输入装置并无法提供较便利的输入方式。因此，就有许多特殊的输入装置被开发出来，例如摇杆。虽然这些特殊的输入装置可以让计算机游戏的操控更为有趣味，但是依旧不是太逼真。

近来有些游戏厂商，开发出利用使用者在三维空间的运动模式，来操控游戏的进行，使得游戏的趣味和逼真度大为提升。然而，已知的技术仅限于固定的主机和游戏软件，并无法普遍的适合所有的游戏，使得通用性和便利性都大为降低。

发明内容

因此，本发明提供一种计算机系统的输入装置，可以普遍地适用于各种的计算机系统及游戏软件。

本发明也提供一种多功能的光学鼠标，可以有多样的操作模式，让使用者更逼真地操作计算机系统。

另外，本发明还提供一种计算机系统的操作方法，可以让使用者更直观并且更真实的来操作计算机系统。

本发明提供一种计算机系统的输入装置，包括一图像目标物、一主操作感应器和一接收器。图像目标物具有多个定位光源，用来发出具有一预设波长的光线。另外，主操作感应器具有一光学鼠标模块、一第一惯性感测器、一图像撷取感测单元和一无线发射单元，可以检测操作感测器在三维空间中或二维平面上运动的状态，并输出一第一感测数据。其中，无线发射单元用以接收第一感测数据，并将上述感测数据通过一无线传输路径发射出去，图像撷取感测单元是用来接收定位光源所发出的光线。接收器则是通过一传输接口耦接计算机系统，并且利用一无线传输路径接收主操作感应器所输出的第一感测数据。藉此，接收器可以依据第一感测数据而产生一操作指令，并且通过传输接口送至计算机系统，以操作计算机系统。

在本发明的一实施例中，输入装置还可以包括一副操作感应器可以分别具有一第二惯性感测器，可以分别检测副操作感应器在三维空间中运动的状态，并且产生一第二感测数据。类似地，副操作感应器可以通过无线传输路径而将第二感测数据送至接收器，以辅助操作计算机系统。

从另一观点来看，本发明提供一种多功能的光学鼠标，可以适用于计算机系统。本发明的光学鼠标包括一图像撷取感测单元、一惯性感测器、一鼠标模块、一切换单元和一微控制单元。图像撷取感测单元可以感测一外部光源所发出具有一第一波长的光线，并输出一相对位置数据。惯性感测器则可以检测光学鼠标在三维空间中运动的状态，以输出在三维空间的每一坐标轴上的惯性感测数据。另外，鼠标模块则是用来检测光学鼠标在一平面上移动的状态，并输出一平面坐标数据。其中，图像撷取感测单元、惯性感测器和鼠标模块的输出都耦接至切换单元，而切换单元则是依据一选择信号而选择将平面坐标数据，或是将相对位置数据和惯性感测数据当作输出。另外，微控制单元则耦接切换单元的输出，并且可以将切换单元的输出进行编码，而产生一感测数据给计算机系统以进行操作。

在本发明的一实施例中，当选择信号为一第一状态时，则切换单元选择将图像撷取感测单元和惯性感测器的输出送至微控制单元。

另外，当微控制单元发现在一预设时间内，惯性感测器所输出在三维空间的每一坐标轴上的惯性感测数据都维持在一预设范围内时，则微控制单元将选择信号切换至一第二状态，使得切换单元选择将平面坐标数据送至微控制单元。

在另一实施例中，当微控制单元发现惯性感测器所输出在三维空间的高度坐标轴上的惯性感测数据维持在一预设范围内时，则将选择信号切换至一第二状态，使得切换单元选择将平面坐标数据送至微控制单元。

在其它的实施例中，操作感应器还可以包括一触动开关，其输出耦接上述切换单元。当触动开关被禁能时，则输出选择信号为第一状态，使得切换单元选择将相对位置数据和惯性感测数据当作输出传送给微控制单元。相对地，当触动开关被致能时，则可以输出选择信号为第二状态，使得切换单元选择将平面坐标数据当作输出送至微控制单元。

另外，本发明也可以一闸门式开关来取代触动开关。当一使用者将闸门式开关关闭(Close)时，则闸门式开关输出选择信号为一第一状态，使得切换单元选择将相对位置数据和惯性感测数据当作输出送至微控制单元。另外，当使用者将闸门式开关开启(Open)时，则闸门式开关可以输出选择信号为第二状态，使得切换单元选择将平面坐标数据当作输出送至微控制单元。

在本发明的一实施例中，鼠标模块可以包括一发光源、一光学透镜和一光感测单元。发光源可以输出具有一预设波长的光线，而光学透镜则可以配置在发光源的输出端，以聚焦具有预设波长的光线。另外，光感测单元的输出可以耦接至上述切换单元的一输入端。光感测单元是用来感测具有上述预设波长的光线的反射光，并且输出平面坐标数据给切换单元。

当第二感测器没有感测到具有第二波长的光线的反射光时，则使选择信号为第一状态，以致于切换单元将相对位置数据和惯性感测数据当作输出送至微控制单元。而当第二感测器感测到具有上述第二波长的光线的反射光时，则使选择信号为第二状态，以致于切换单元可以选择将平面坐标数据当作输出送至微控制单元。

从另一观点来看，本发明也提供一种计算机系统的操作方法，包括利用一惯性感测器来检测一操作端在三维空间中的运动状态，并产生对应于三维空间的每一坐标轴的惯性感测数据。另外，检测多个定位光源与操作端之间的相对位置，并产生一相对位置数据。当判断操作端仅在二维平面上运动时，则检测操作端在二维平面上的运动状态，并产生一平面坐标数据。此外，选择编码平面坐标数据，或是编码惯性感测数据和相对位置数据，以产生一感测数据来操作计算机系统。

在本发明的一实施例中，本发明的操作方法还包括通过一无线传输路径，将感测数据从操作端传送至一接收端。另外，通过一传输接口，将感测数据从接收端传送至计算机系统，以使计算机系统可以依据感测数据而进行运作。

由于本发明的输入装置包括一操作感应器，其具有一图像撷取感测单元和一惯性感测器，可以感测操作感应器在三维空间中的运动状态。因此，可以使使用者在操作计算机系统上感觉更直观、更真实且更不受限制。此外，本发明还具有一接收器，可以通过一些通用的传输接口与计算机系统耦接。藉此，本发明就可以普遍地适用在各种不同的计算机应用软件或是游戏。

另外，由于本发明还具有鼠标模块，因此本发明可以允许使用者用不同的操作方式来操作计算机系统，使得本发明更具有弹性和实用性。

本发明的有益效果为本发明中的主操作感应器和副操作感应器具有图像撷取感测单元与惯性感测器，可以检测操作感应器的操作趋势。因此，使用者在使用本发明操作计算机系统时，可以更便利、更逼真以及更具有直觉性。另外，由于本发明中的接收器是利用通用序列总线、IEEE 1394、串行接口、并列接口、以及PCMCI A等通用的传输接口连接到计算机系统。因此，本发明可以适用于不同的计算机系统，而不需要固定的主机。除此之外，本发明可以允许使用者在初始化设定时，设定用不同的操作型态来操作计算机系统。因此，本发明也可以适用于各种应用软件。从另一方面来看，由于本发明中的主操作感应器包括鼠标模块。因此，使用者还可以将主操作感应器当作无线光学鼠标来操作，使得本发明的使用上更具弹性、实用性和多样性。

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1所示为依照本发明的一较佳实施例的一种计算机系统的输入装置的示意图。

图2A所示为依照本发明的第一实施例的一种主操作感应器的俯视图。

图2B所示为依照本发明的第一实施例的一种主操作感应器的侧视图。

图3所示为依照本发明的一较佳实施例的一种主操作感应器的内部电路方块图。

图4所示为一种鼠标模块的结构示意图。

图5所示为依照本发明第一实施例的一种检测操作感应器的运动状态的步骤流程图。

图6A和图6B所示为一种三维空间的不同坐标轴上的惯性感测数据数据的波形图。

图7A和图7B所示为依照本发明一第三实施例的一种主操作感应器的侧视图。

图8所示为依照本发明的第三实施例的一种主操作感应器的内部电路方块图。

图9所示为依照本发明第三实施例的一种产生感应数据的步骤流程图。

图10A和图10B所示为依照本发明一第四实施例的一种主操作感应器的侧视图。

图11所示为依照本发明的第四实施例的一种主操作感应器的内部电路方块图。

图12A和图12B所示为依照本发明的一较佳实施例的一种副操作感应器的侧视图。

图12C所示为依照本发明的一较佳实施例的一种副操作感应器的内部电路方块图。

图13所示为一种依照本发明的一实施例的一种接收器的内部电路方块图。

图14所示为依照本发明的一实施例的一种处理感测数据的步骤流程图。

图15所示为依照本发明另一实施例的一种处理感测数据的步骤流程图。

具体实施方式

图1所示为依照本发明的一较佳实施例的一种计算机系统的输入装置的示意图。请参考图1，本发明所提供的输入装置包括图像目标物102、主操作感应器104和接收器106。其中，图像目标物102包括多个定位光源，例如112和114，其用来发出具有一第一波长的光线116。在本实施例中，图像目标物102可以与计算机系统120的屏幕122放置在一起。另外，主操作感应器104可以撷取图像目标物102，并且感应使用者130的操作而产生一感测数据DD1。其中，主操作感应器104可以通过一无线传输路径142而将感测数据送至接收器106。藉此，接收器106可以将此感测数据DD1传输至计算机系统120的主机装置124，以使计算机系统120可以依据感测数据DD1而运作。在本实施例中，图像目标物102，可以包括多个光源，例如112和114，并且可以发出光线116。

本实施例所提供的输入装置除了包括主操作感应器104之外，在一些实施例中还可以配置一副操作感应器108。类似地，副操作感应器108也可以接收定位光源112和114所产生的光线116，并且感应使用者130的操作而产生一感测数据DD2。同样地，副操作感应器108可以将感测数据DD2通过无线传输路径142传送给主机装置124。

图2A所示为依照本发明的第一实施例的一种主操作感应器的俯视图，图2B则所示为依照本发明的第一实施例的一种主操作感应器的侧视图。请合并参考图2A和图2B，主操作感应器104可以具有多个功能按键，例如202、204、206和208。当不同的功能按键被按下时，则主操作感应器104会有对应的操作产生。例如，当致能按键208时，可以代表开启操作感应器104的电源。

另外，主操作感应器104还包括一图像撷取感测单元210和一鼠标模块212。图像撷取感测单元210例如是光感测器，可以用来撷取例如图1的图像目标物102中光源112和114所发出的光线116。藉此，操作感应器104就可以得知本身与图像目标物102之间的相对位置。另外，主操作感应器104可以利用鼠标模块212，而进行光学鼠标的操作模式。以下则举出几个主操作感应器104的内部电路的实施例，然而本领域技术人员应当知道，本发明并不以此为限。

第一实施例

图3所示为依照本发明的第一实施例的一种主操作感应器的内部电路方块图。请参考图3，主操作操作感应器104可以包括微控制单元302、惯性感测器304、按键感测单元306、无线发射单元308、切换单元310、图像撷取感测单元210和鼠标模块212。在本实施例中，惯性感测器304可为加速规，在其它实施例中，惯性感测器304也可为加速规及/或陀螺仪的组合。上述切换单元310的输入端分别耦接图像撷取感测单元210、惯性感测器304和鼠标模块212的输出，而切换单元310的输出端则耦接微控制单元302。此外，微控制单元302还耦接按键感测单元306和无线发射单元308。在本实施例中，无线发射单元308可以通过无线传输路径142与接收器106联机，而无线传输路径142可以例如是红外线传输路径、蓝牙传输路径或是无线网络传输路径。

在本实施例中，微控制单元202还可以输出一选择信号SEL给切换单元310，使得切换单元310可以依据选择信号SEL的状态来决定输出的数据。例如，当选择信号SEL为一第一状态时，则切换单元310可以将惯性感测器304的输出D1和图像撷取感测单元210的输出D2送至微控制单元302。相对地，当选择信号SEL为一第二状态时，则切换单元310可以将鼠标模块212的输出D3送至微控制单元302。

图4所示为一种鼠标模块的结构示意图。请参考图4，鼠标模块212可以包括一发光源412、一光学透镜414和一光感测单元416。发光源412可以是一激光二极管或是发光二极管，其可以输出具有一预设波长的光线422。而光学透镜414则是配置在光线422前进的路径上，用来聚焦光线422。当光线422到达一平面时，就会反射回鼠标模块212。此时，光感测单元416就可以接收光线422的反射光，并且输出一平面坐标数据D3给切换单元310。

图5所示为依照本发明第一实施例的一种检测操作感应器的运动状态的步骤流程图。请合并参考图3和图5，当操作感应器104的电源被开启时，可以如步骤S502所述，进行初始化的设定。接着，微控制单元302可以依据操作感应器104在三维空间运动的状态而产生一感测数据DD1，就如步骤S504所述。

详细地来看步骤S504，在本实施例中，惯性感测器304可以感测操作感测器104在三维空间中不同坐标轴上的加速度，并且如步骤S506所述，产生每一坐标轴上的惯性感测数据D1给切换单元310。另外，按键感测单元306则可以检测操作感测器104上的每一按键的状态。当其中一按键被致能时，则按键感测单元306可以产生对应的输入信号S1(步骤S508)给切换单元310。另一方面，当光感测单元210接收到光源112和114(如图1所所示为)所发出的光线116时，可以如步骤S510所述，产生一相对位置数据D2给微控制单元302。

假设，选择信号SEL初始的状态为第一状态，因此切换单元310就可以将惯性感测数据D1和相对位置数据D2当作输出传送给微控制单元302。此时，微控制单元302可以进行步骤S512，就是判断惯性感测器304所输出在三维空间的不同坐标轴上的惯性感测数据D1在一预设时间内是否维持在一预设范围之内。若是惯性感测器304所输出的惯性感测数据如图6A所示，在一预设时间T1内，三维空间的不同坐标轴的惯性感测数据不全都在一预设范围(小于默认值A，而大于默认值B)之内，则微控制单元302就可以确认主操作感应器104是在三维空间中运动。此时，微控制单元302就可以如步骤S514所述，将惯性感测数据D1、相对位置数据D2与输入信号S1进行编码，以产生感测数据DD1。

相对地，当惯性感测器304所输出的惯性感测数据如图6B所示，也就是在一预设时间T1内，三维空间的不同坐标轴的惯性感测数据都维持在一预设范围(小于默认值A，而大于默认值B)之内，则微控制单元302就可以确认主操作感应器104仅在一二维平面上运动。因此，微控制单元302可以启动鼠标模块212，并且切换选择信号SEL的状态为一第二状态。此时，切换单元310就可以将平面坐标数据D3当作输出而送至微控制单元302。此时，微控制单元302就可以如步骤S516所述，就是接收平面坐标数据D3。藉此，微控制单元302就可以进行步骤S518，就是将平面坐标数据D3和输入信号S1进行编码，以产生感测数据DD1。

当进行完步骤S514或S518之后，微控制单元202可以输出感测数据DD1给无线发射单元308，并且判断无线发射单元302是否准备好传输感测数据DD1，就如步骤S520所述。假设微控制单元302判断无线发射单元308因为某些原因，例如无线传输路径142上有较大的干扰，而导致无线发射单元308无法传送感测数据DD1时(就是步骤S520所标示的“否”)，则继续等待。直到微控制单元302判断无线发射单元308已经准备好传送感测数据DD1(就是步骤S520所标示的“是”)，则进行步骤S522，就是使无线发射单元308通过无线传输路径142传送感测数据DD1给接收器106。另外，微控制单元302还可以如步骤S524所述，判断感测数据DD1是否传送成功。

若是微控制单元302判断感测数据DD1还未传送成功(就是步骤S524所标示的“否”)，则重复步骤S522等步骤。相对地，若是微控制单元302判断感测数据DD1已经成功传送完毕(就是步骤S524所标示的“是”)，则重复S504等步骤，以持续将最新的感测数据传送给接收器106。

第二实施例

在本发明一第二实施例中，微控制单元302在图5的步骤S512中，仅需要判断三维空间的高度坐标轴(Z轴)上的惯性感测数据D1是否在一预设范围内。若是微控制单元302发现三维空间的高度坐标轴上的惯性感测数据D1一直维持在预设范围之内时，则可以确认主操作感应器104仅在二维平面上运动。此时，微控制单元302同样可以切换选择信号SEL为第二状态，并且可以进行步骤S516等步骤。

第三实施例

图7A和图7B所示为依照本发明一第三实施例的一种主操作感应器的侧视图，图8则所示为依照本发明的第三实施例的一种主操作感应器的内部电路方块图。请先合并参考图7A和图8，在本实施例中，主操作感应器104还配置一触碰开关702。触碰开关702可以依据本身的状态而输出不同状态的选择信号SEL给微控制单元302。

图9所示为依照本发明第三实施例的一种产生感应数据的步骤流程图。请合并参考图8和图9，如第一实施例所述，当主操作感应器104被启动后，需要进行初始化设定(S902)，而惯性感测器304、图像撷取感测单元210和按键感测单元306可以分别如步骤S904、S906和S908所述，产生惯性感测数据D1、相对位置数据D2和输入信号S1。此时，本实施例可如步骤S910，判断触碰开关702是否被致能。若是触碰开关702如图7A所示没有被致能时(就是步骤S910所标示的“否”)，则触碰开关702就可以输出具有第一状态的选择信号SEL给切换单元310，使得切换单元310将惯性感测数据D1和相对位置数据D2当作输出传给微控制单元302。藉此，微控制单元302就可以进行步骤S912，就是将惯性感测数据D1、相对位置数据D2与输入信号S1进行编码，以产生感测数据DD1。

相对地，假设使用者要将主操作感应器104当做光学鼠标而放置在一平面上时，则触碰开关702就会如图7B所所示被致能，而输出具有第二状态的选择信号SEL给切换单元310。此时，切换单元310可以将鼠标模块212的输出传送至微控制单元302。另外，微控制单元302可以进行步骤S914，就是启动鼠标模块212，并且如步骤S916所述，接收鼠标模块212所输出的平面坐标数据D3。藉此，微控制单元302就可以如步骤S918所述，将平面坐标数据D3与输入信号S1进行编码，以产生感测数据DD1。

第四实施例

图10A和图10B所示为依照本发明一第四实施例的一种主操作感应器的侧视图，图11则所示为依照本发明的第四实施例的一种主操作感应器的内部电路方块图。请先合并参考图10A与图11，在本实施例中，主操作感应器104可以配置一闸门式开关1002。其中，闸门式开关1002状态可以决定选择信号SEL的状态。

当闸门式开关1002关闭时，则可以输出第一状态的选择信号SEL给切换单元310，使得切换单元310可以将惯性感测数据D1和相对位置数据D2当作输出传送给微控制单元302。相对地，当使用者要将主操作感应器104当作光学鼠标来使用时，可以开启闸门式开关1002，如图10B所所示为。此时，闸门式开关1002就可以输出第二状态的选择信号SEL给切换单元310，使得切换单元可以输出平面坐标数据D3给微控制单元302。

第五实施例

请再参考图4，在第五实施例中，选择信号SEL可以由鼠标模块212来决定。详细地说，光感测单元416的输出还可以决定选择信号SEL的状态。当光感测单元416在一预设时间内无法接收到光线422的反射光时，则光感测单元416可以使选择信号SEL的状态为第一状态。相对地，当使用者将主操作感应器104在当作光学鼠标而在一平面上操作时，则光感应单元416就可以接收到光线422的反射光。此时，光感测单元416就可以使选择信号SEL的状态为第二状态。藉此，切换单元310就可以依据选择信号SEL的状态而选择输出传送给微控制单元302。

图12A和图12B所示为依照本发明的一较佳实施例的一种副操作感应器的侧视图。请参考图12A和图12B，本实施例所提供的副操作感应器108同样也可以如主操作感应器104般具有惯性感测器。而副操作感应器108详细的原理和结构可以参考上述主操作感应器104的说明。

在副操作感应器108上，同样也可以配置多个功能按键，例如1202、1204、1206和1208。其中，按键1202可以是四轴的方向键，而按键1208则例如是电源键。特别的是，在副操作感应器108上，还可以配置一摇杆1210。

图12C所示为依照本发明的一较佳实施例的一种副操作感应器的内部电路方块图。请参考图12C，副操作感应器108的内部电路与上述主操作感应器104的电路相近，同样包括微控制单元1222、惯性传感器1224、按键感测单元1226和无线发射单元1228。其中，微控制单元1222耦接惯性感测单元1224、按键感测单元1226和无线发射单元1228，并且无线发射单元1228通过无线传输路径142耦接接收器106。而上述副操作感应器108中电路的特性与原理，本领域技术人员都可以参照主操作感应器104的叙述。不同的地方是，由于副操作感应器108上可以配置摇杆，因此，按键感测单元1226除了要感测副操作感应器108上的功能按键的状态之外，还需要负责检测游戏杆的状态，并且产生对应的输入信号。

图13所示为一种依照本发明的一较佳实施例的一种接收器的内部电路方块图。请参考图13，接收器106可以包括无线接收单元1302、微控制单元1304和输入/输出接口单元1306。其中，微控制单元1304耦接无线接收单元1302和输入/输出接口单元1306。另外，无线接收单元1302可以通过无线传输路径142接收感测数据DD1或DD2，而输入/输出接口单元1306则是通过传输接口1322耦接至主机装置124。在本实施例中，传输接口1322可以包括通用序列总线、IEEE 1394、串行接口、并列接口、以及PCMCIA。相对地，输入/输出接口单元1306则可以依据传输接口1322的形式，而以不同的接口形式来实现。

图14所示为依照本发明的一实施例的一种处理感测数据的步骤流程图。请合并参考图13和图14，当接收器106与计算机系统120的主机装置122连接而被致能时，则接收器106可以如步骤S1402所述，进行初始化设定，例如与图1的操作感应器104建立无线传输路径322，或是对主操作感应器104和副操作感应器106进行认证。当接收器106初始化完毕后，无线接收单元1302就可以如步骤S1404所述，通过无线传输路径142接收感测数据DD1或DD2。此时，无线接收单元1302可以将感测数据DD1或DD2传送给微控制单元1304，以进行步骤S1406，就是对感测数据DD1或DD2进行解码。以感测数据DD1为例，当主操作感应器104操作在三维空间运动的模式时，则感测数据DD1被解码后，就可以产生原始的惯性感测数据D1、相对位置数据D2和输入信号S1(如图3所所示为)。

接着，微控制单元1304可以进一步解码惯性感测数据D1，而获得一操作信息(步骤S1408)。此操作信息包括图3的惯性感测器304在三维空间的不同坐标轴上的加速度值。另外，微控制单元1304可以进行步骤S1410，就是产生一运动指令。

详细地说，当微控制单元1304获得运动信息后，可以进行步骤S1412所述，判断是否可以辨认此操作信息。若是微控制单元1304可以辨认此运动信息(就是步骤S1412所标示的“是”)，则如步骤S1414所述，选择对应的操作形态，例如是直线或是弧线的运动行为。另外，若是微控制单元1304无法辨认此运动信息时(就是步骤S1412所标示的“否”)，则进行步骤S1416，就是依照所计算出来的运动型态而选择一相近操作型态。藉此，微控制单元1304就根据所选择的运动型态而产生一运动指令。

除了解码惯性感测数据D1之外，微控制单元1304还可以如步骤S1420所述，解码相对位置数据D2，而获得一虚拟坐标信息，以及如步骤S1422所述，辨认由于使用者操作操作感应器104上的按键所产生的输入信号的型态，而产生对应的控制信息。藉此，微控制单元1304可以进行步骤S1424，就是将运动指令、虚拟坐标信息和控制信息进行编码，并产生一操作指令CO给输入输出接口单元1306。当输入/输出接口单元1306接收到操作指令CO时，可以通过传输接口122传送到主机装置124，使得计算机系统120可以依据此操作指令CO进行运作。

图15所示为依照本发明另一实施例的一种处理感测数据的步骤流程图。请合并参考图13和图15，在本实施例中，当接收器106被致能时，同样也可以进行步骤S1502，就是进行初始化的设定。另外，无线接收单元1302同样也可以通过无线传输路径142接收感测数据DD1或DD2。在本实施例中，假设无线接收单元接收感测数据DD1，则会将其送至微控制单元1304。此时，微控制单元1304就可以进行步骤S1506，就是对感测数据DD1进行解码。若是使用者是将主操作感应器104当作光学鼠标来操作时，也就是说若是主操作感应器104仅在一二维平面上运动时，则感测数据DD1被解码后可以获得平面坐标数据和输入信号。

此时，微控制单元1304可以如步骤S1508所述，依据输入信号的形式而转换一鼠标指令。例如，当使用者按下主操作感应器104上的按键202时(如图2A所示)，则微控制单元1304就可以认为使用者是按下鼠标左键的操作，并且产生对应的鼠标指令。接着，微控制单元1304可以编码平面坐标数据和选择的鼠标指令，并且产生一操作指令CO，如步骤S1510所述。此时，微控制单元1304可以将此操作指令CO送至输出/输入接口单元1306，以通过传输接口1322而将操作指令CO传送至主机装置124，以控制计算机系统120(步骤S1512)。

综上所述，由于本发明至少有以下的优点：

1.本发明中的主操作感应器和副操作感应器具有图像撷取感测单元与惯性感测器惯性感测器，可以检测操作感应器的操作趋势。因此，使用者在使用本发明操作计算机系统时，可以更便利、更逼真以及更具有直觉性。

2.另外，由于本发明中的接收器是利用通用序列总线、IEEE 1394、串行接口、并列接口、以及PCMCIA等通用的传输接口连接到计算机系统。因此，本发明可以适用于不同的计算机系统，而不需要固定的主机。除此之外，本发明可以允许使用者在初始化设定时，设定用不同的操作型态来操作计算机系统。因此，本发明也可以适用于各种应用软件。

3.从另一方面来看，由于本发明中的主操作感应器包括鼠标模块。因此，使用者还可以将主操作感应器当作无线光学鼠标来操作，使得本发明在使用上更具弹性、实用性和多样性。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可作若干的更改与修饰。因此，本发明的保护范围应以本申请请的权利要求为准。

Claims (20)

1.一种计算机系统的输入装置，其特征是包括：

一图像目标物，具有多个定位光源；

一主操作感应器，包括一第一惯性感测器、一图像撷取感测单元、一光学鼠标模块，及一第一无线发射单元，使得上述主操作感应器可用以检测上述主操作感测器本身在三维空间或二维平面中运动的状态，并输出一第一感测数据，上述无线发射单元用以接收上述第一感测数据，并将上述第一感测数据通过一无线传输路径发射出去，其中上述图像撷取感测单元依据上述定位光源以撷取上述图像目标物；以及

一无线接收器，用以通过一无线传输接口耦接上述计算机系统，并利用上述无线传输路径接收上述第一感测数据，以依据上述第一感测数据而产生一对应的计算机操作数据，并通过上述传输接口送至上述计算机系统。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征是其中上述操作感应器还包括：

多个第一按键；

一第一按键感测器，用以检测每一上述这些第一按键的状态，并输出对应的输入信号；

一切换单元，分别耦接上述图像撷取感测单元、上述第一惯性感测器、及上述光学鼠标模块；以及

一第一微控制单元，分别耦接上述第一按键感测器和上述切换单元，用以将上述输入信号和上述切换单元的输出进行编码，以产生上述第一感测数据，

其中上述切换单元依据一选择信号而决定将上述光学鼠标模块的输出，或是将上述图像撷取感测单元和上述第一惯性感测器的输出送至上述第一微控制单元。

3.根据权利要求1所述的输入装置，其特征是其中上述接收器包括：

一无线接收单元，用以通过上述无线传输路径接收上述第一感测数据；

一微控制单元，耦接上述无线接收单元，用以将上述第一感测数据解码，并产生对应的计算机操作数据；以及

一输入/输出接口单元，通过上述传输接口耦接至上述计算机系统，并耦接上述微控制单元，以将上述操作指令通过上述传输接口送至上述计算机系统。

4.根据权利要求1所述的输入装置，其特征是其中上述传输接口包括通用序列总线、IEEE 1394、串行接口、并行接口、以及PCMCIA。

5.根据权利要求1所述的输入装置，其特征是还包括一副操作感应器，具有一第二惯性感测器，以通过上述第二惯性传感器检测上述副操作感测器在三维空间中运动的状态，并输出一第二感测数据。

6.根据权利要求5所述的输入装置，其特征是其中上述副操作感应器还包括：

多个第二按键；

一摇杆；

一第二按键感测器，用以检测每一上述第二按键以及上述摇杆的状态，并输出对应的第二输入信号；

一第二微控制单元，分别耦接上述第二按键感测器和上述第二惯性感测器，用以将上述第二输入信号和上述第二惯性感测器的输出进行编码，以产生上述第二感测数据；以及

一第二无线发射单元，耦接上述第二微控制单元，用以接收上述第二感测数据，并将上述第二感测数据通过上述无线传输路径传送至上述接收器。

7.一种多功能的光学鼠标，适用于一计算机系统，其特征是其中上述计算机系统适于设置一接收器，上述光学鼠标包括：

一按键感测单元，用以产生对应的输入信号；

一图像撷取感测单元，用以依据图像目标物之定位光源，撷取一图像目标物，并输出一相对位置数据；

一惯性感测器，用以检测上述光学鼠标在三维空间中运动的状态，以输出在三维空间的每一坐标轴上的一惯性感测数据；

一鼠标模块，用以检测上述光学鼠标在一平面上移动的状态，并输出一平面坐标数据；

一切换单元，分别耦接上述图像撷取感测单元、上述惯性感测器、及上述鼠标模块，并依据一选择信号而选择将上述平面坐标数据，或是将上述相对位置数据和上述惯性感测器数据当作输出；

一微控制单元，耦接上述切换单元，以将至少一输入信号和上述切换单元的输出进行编码，以产生一第一感测数据；以及

一无线发射单元，耦接上述微控制单元，以接收上述第一感测数据，并将上述第一感测数据通过一无线传输路径传送至接收器。

8.根据权利要求7所述的光学鼠标，其特征是其中当上述选择信号为一第一状态时，则上述切换单元选择将上述图像撷取感测单元和上述惯性感测器的输出送至上述微控制单元。

9.根据权利要求7所述的光学鼠标，其特征是其中当上述微控制单元发现在一预设时间内，上述惯性感测器所输出在三维空间的每一坐标轴上的惯性感测数据都维持在一预设范围内时，则上述微控制单元将上述选择信号切换至一第二状态，使得上述切换单元选择将上述平面坐标数据送至上述微控制单元。

10.根据权利要求7所述的光学鼠标，其特征是其中当上述微控制单元发现上述惯性感测器所输出在三维空间的坐标轴上的惯性感测数据维持在一默认值时，则将上述选择信号切换至一第二状态，使得上述切换单元选择将上述平面坐标数据送至上述微控制单元。

11.根据权利要求7所述的光学鼠标，其特征是还包括一触动开关，其输出耦接上述切换单元，当上述触动开关被禁能时，则输出上述选择信号为一第一状态，使得上述切换单元选择将上述相对位置数据和上述惯性感测数据当作输出传送给上述微控制单元，

当上述触动开关被致能时，则输出上述选择信号为一第二状态，使得上述切换单元选择将上述平面坐标数据当作输出送至上述微控制单元。

12.根据权利要求7所述的光学鼠标，其特征是还包括一闸门式开关，其输出耦接上述切换单元，当上述闸门式开关为关闭状态时，则输出上述选择信号为一第一状态，使得上述切换单元选择将上述相对位置数据和上述惯性感测数据当作输出送至上述微控制单元，

当上述闸门式开关被开启时，则输出上述选择信号为一第二状态，使得上述切换单元选择将上述平面坐标数据当作输出送至上述微控制单元。

13.根据权利要求7所述的光学鼠标，其特征是其中上述鼠标模块包括：

一发光源，用以输出具有一预设波长的光线；

一光学透镜，配置在上述发光源输出的光线前进的路径上，用以聚焦具有上述预设波长的光线；以及

一光感测单元，其输出耦接至上述切换单元的一输入端，而上述光感测单元用以感测具有上述预设波长的光线的反射光，并输出上述平面坐标数据给上述切换单元。

14.根据权利要求13所述的光学鼠标，其特征是其中当上述光感测单元没有感测到具有上述预设波长的光线的反射光时，则使上述选择信号为一第一状态，以致于上述切换单元将上述相对位置数据和上述惯性感测数据当作输出送至上述微控制单元，

当上述光感测单元感测到具有上述预设波长的光线的反射光时，则使上述选择信号为一第二状态，以致于上述切换单元选择将上述平面坐标数据当作输出送至上述微控制单元。

15.一种计算机系统的操作方法，其特征是包括下列步骤：

利用一惯性感测器来检测一操作端在三维空间中的运动状态，并产生对应于三维空间的每一坐标轴的惯性感测数据；

检测多个定位光源与上述操作端之间的相对位置，并产生一相对位置数据；

当判断上述操作端仅在二维平面上运动时，则检测上述操作端在二维平面上的运动状态，并产生一平面坐标数据；以及

选择编码上述平面坐标数据，或编码上述这些惯性感测数据和上述相对位置数据，以产生一感测数据来操作上述计算机系统。

16.根据权利要求15所述的操作方法，其特征是还包括下列步骤：

通过一无线传输路径，将上述感测数据从上述操作端传送至一接收端；以及

通过一传输接口将上述感测数据从上述接收端传送至上述计算机系统，以使上述计算机系统依据上述感测数据进行运作。

17.根据权利要求15所述的操作方法，其特征是其中检测上述操作端是否仅在二维平面上运动的步骤，包括下列步骤：

判断上述操作端在三维空间的每一坐标轴上的惯性感测数据在一预设时间之内，是否都维持在一预设范围之内；

当上述操作端在三维空间的每一坐标轴上的惯性感测数据在一预设时间之内都维持在一预设范围之内时，则判断上述操作端仅在二维平面上运动；以及

当上述操作端在三维空间的每一坐标轴上的惯性感测数据在一预设时间之内并非都在一预设范围之内时，则判断上述操作端是在三维空间中运动。

18.根据权利要求15所述的操作方法，其特征是其中检测上述操作端是否仅在二维平面上运动的步骤，包括下列步骤：

判断上述操作端在三维空间的高度坐标轴上的惯性感测数据是否维持在一预设范围之内；

当上述操作端在三维空间的高度坐标轴上的惯性感测数据都维持在一预设范围之内时，则判断上述操作仅在二维平面上运动；以及

当上述操作端在三维空间的高度坐标轴上的惯性感测数据并非都在一预设范围之内时，则判断上述操作仅在三维空间中运动。

19.根据权利要求15所述的操作方法，其特征是其中检测上述操作端是否仅在二维平面上运动的步骤，包括下列步骤：

在上述操作端中提供一开关；以及

检测上述开关的状态，以确定上述操作端是否仅在二维平面上运动。

20.根据权利要求15所述的操作方法，其特征是还包括提供一光源，用以输出具有一预设波长的光线，以检测上述操作端是处于三维状态还是二维状态。

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