CN101598971A - 计算机系统的输入装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种计算机系统的输入装置及其操作方法，包括动作感应器和接收器。动作感应器包括惯性检测单元、陀螺仪、鼠标模块、及微处理器。当动作感应器在运动操作模式时，惯性检测单元和陀螺仪可以被致能，并且检测动作感应器在三维空间的运动状态和方向，而产生惯性数据和指向数据。当动作感应器在鼠标操作模式时，鼠标模块可以被致能，并且检测动作感应器在二维平面上的运动状态，而产生坐标数据。微处理器可以编码坐标数据，或编码惯性数据和指向数据而产生一感测数据给接收器，并且传送至计算机系统，以对计算机系统进行操作。

Description

计算机系统的输入装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种输入装置，特别是涉及一种计算机系统的输入装置及其操作方法。

背景技术

传统的计算机系统输入装置，包括键盘、鼠标、及触控板等。键盘的输入方式是通过使用者按下键盘上的按键来进行输入，而鼠标和触控板则是使用者在二维平面上的操作来操控计算机系统。

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，许多特殊的输入装置被开发出来，例如：游戏手柄。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，但是依旧无法达到直觉式控制。

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游戏主机和游戏软件，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

有鉴于此，本发明提供一种计算机系统的输入装置及其操作方法，以改善现有技术的缺失。

本发明所提供的计算机系统的输入装置包括第一动作感应器和接收器。第一动作感应器包括第一惯性检测单元、第一陀螺仪、及光学鼠标模块，可以用来检测第一动作感应器的状态而产生第一感测数据。当第一动作感应器为运动操作模式时，第一惯性检测单元和第一陀螺仪是用来感测第一动作感应器在三维空间中的运动状态。当第一动作感应器为鼠标操作模式时，光学鼠标模块可以感测第一动作感应器在二维平面上的运动状态。当第一动作感应器产生第一感测数据时，接收器利用一无线传输路径接收第一感测数据，并且通过一传输接口将第一感测数据送至计算机系统，使计算机系统进行对应的运作。

从另一观点来看，本发明还提供一种计算机系统的操作方法，包括切换至运动操作模式或鼠标操作模式的步骤。当在运动操作模式时，利用惯性检测单元和陀螺仪来感测一操作端在三维空间中运动的状态和方向，并且产生一惯性数据和一指向数据。另外，当在一鼠标操作模式时，利用一光学鼠标模块感测操作端在二维平面的运动状态，并产生一坐标数据。此外，本发明实施例所提供的操作方法更可以编码坐标数据，或是编码惯性感测数据和指向数据，以产生一感测数据来操作该计算机系统。

本发明的有益效果为本发明的输入装置具有陀螺仪、惯性感测器光学鼠标模块，因此本发明可以允许使用者用更直觉的方式来操作计算机，并且也可以当作鼠标来使用。

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配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一较佳实施例的一种第一动作感应器的俯视图。

图2B所示为依照本发明的第一实施例的一种第一动作感应器的侧视图。

图3A所示为依照本发明的一较佳实施例的一种第一动作感应器的俯视图。

图3B所示为依照本发明的第一实施例的一种第一动作感应器的侧视图。

图4所示为依照本发明的一较佳实施例的一种动作感应装置的电路方块图。

图5所示为依照本发明的一较佳实施例的一种动作感应装置在运动操作模式下操作计算机系统作的步骤流程图。

图6所示为一种鼠标模块的结构示意图。

图7A和图7B所示为依照本发明一第三实施例的一种主动作感应器的侧视图。

图8所示为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。

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。请参照图1，本发明实施例所提供的输入装置包括第一动作感应器104和接收器106。第一动作感应器104是一操作端，可以感应使用者130的动作而产生一感测数据DD1，并且藉由一无线传输路径142而将感测数据送至接收器106。

当接收器106接收到感测数据DD1时，可以将此感测数据DD1传输至计算机系统120的主机装置124。在本实施例中，接收器106为一便携式的微型电子装置，其可插设在主机装置124的连接端口中。藉此，主机装置124可以依据感测数据DD1而运作，并且从计算机屏幕122上显示对应的画面而呈现给使用者130。

在本实施例中，无线传输路径142是蓝牙传输路径，在其他实施例中，无线传输路径142可以是红外线传输路径、或无线网络传输路径。

本实施例所提供的输入装置除了包括第一动作感应器104之外，在一些实施例中还可以包括第二动作感应器108。类似地，第二动作感应器108也可以感应使用者130的动作，并且产生一感测数据DD2。同样地，接收器106也可以通过无线传输路径142，而接收感测数据DD2，并且传送给主机装置124。

在一些实施例中，第二动作感应器108可以先传送感测数据DD2给第一动作感应器104，继而再由第一动作感应器104将感测数据DD2传送至接收器106，其中第二动作感应器108是通过一传输线(图未示)与第一动作感应器104连接，以传送感测数据DD2至第一动作感应器104，或者第二动作感应器108是通过无线方式来传送感测数据DD2第一动作感应器104连接。

图2A所示为依照本发明的一较佳实施例的第一动作感应器的俯视图，图2B所示为依照本发明的第一实施例的一种第一动作感应器的侧视图。请合并参照图2A和图2B，在本实施例中，第一动作感应器104具有多个功能按键202，204，206，208。当不同的功能按键被按下时，则第一动作感应器104会产生相对应的动作或相对应的操作信号信。例如，当按键208被按下(致能)时，可以代表开启第一动作感应器104的电源。此外，第一动作感应器104还具有一光学鼠标模块212。藉此，使用者可以将第一动作感应器104当作光学鼠标来使用。

图3A所示为依照本发明的一较佳实施例的第二动作感应器的俯视图，图3B则所示为依照本发明的第一实施例的第二动作感应器的侧视图。请合并参照图3A和图3B，本实施例所提供的第二动作感应器108同样亦可选择性设置光学鼠标模块312。在第二动作感应器108上，也可以配置多个功能按键302，304，306，308。在本实施例中，按键302是四轴的方向键，按键308是电源键。此外，在第二动作感应器108上，亦可配置游戏手柄310。

虽然以上的实施例披露了第一动作感应器和第二动作感应器的外观，然而本发明并不以此为限。例如，在一些选择实施例中，第一动作感应器104和第二动作感应器108还可以配置触控式面板(图未示)，以取代其上的功能按键或是游戏手柄。

图4所示为依照本发明的一较佳实施例的动作感应装置的电路方块图，可以适用于图1中的第一动作感应器104或第二动作感应器108。请参照图4，本实施例所提供的动作感应装置400包括动作检测模块402、光学鼠标模块404、及微处理器406，其中动作检测模块402包括惯性检测单元414和陀螺仪416。

微处理器406分别耦接动作检测模块402和光学鼠标模块404的输出。而在一些实施例中，主动作感应装置400更还可以包括无线发射单元408、接口操作模块410、及操作感测单元412，其中接口操作模块410可以包括功能按键、游戏手柄、触控式面板、以及其它的操作单元。

无线发射单元408除了耦接微处理器406之外，还通过无线传输路径142与例如图1中的接收器106互相传递讯息。另外，接口操作模块410的输出耦接至操作感测单元412，而操作感测单元412的输出则是耦接至微处理器408。

在本实施例中，动作感应装置400包括动作操作模式和鼠标操作模式。当动作感应装置400被切换成动作操作模式时，动作检测模块402可以被致能，以检测动作感应装置400在三维空间的运动状态和方向。动作检测模块402中的惯性检测单元414可以用来检测动作感应装置400在三维空间中的运动状态，并且送出惯性数据D1。动作检测模块402中的陀螺仪416可以用来检测动作感应装置400在三维空间的运动方向，并且产生一指向数据D2。

图5所示为依照本发明的一较佳实施例的动作感应装置在运动操作模式下操作计算机系统作的步骤流程图。请合并参照图4和图5，当动作感应装置400被切换成运动操作模式时，可以如步骤S502所述，进行初始化设定，例如通过无线传输路径142与接收器106建立连线。接着，微处理器406可以进行步骤S504，就是依据动作感应装置400的动作而产生感测数据DD。

详细地来看步骤S504，当动作感应装置400在三维空间运动时，惯性检测单元414可以如步骤S506所述，产生惯性数据D1给微处理器406，而陀螺仪416则可以如步骤S510所述，产生指向数据D2给微处理器406。另外，操作感测单元412则可以检测使用者在接口操作模块410上的操作情形，而产生一控制信息D3给微处理器406。

当微处理器406收到惯性数据D1、指向数据D3、及控制信息D3时，可以如步骤S512所述，编码惯性数据D1、指向数据D3和控制信息D3为感测数据DD，并且将其送至无线发射单元408。此时，无线发射单元408可以如步骤S514所述，判断是否准备好传输感测数据DD。等到无线发射单元408准备好利用无线传输路径142传送数据时(就是步骤S514所标示的“是”)，就通过无线传输路径142将感测数据DD送至接收器106，也就是步骤S516。另外，在本实施例中，无线发射单元408还可以如步骤S518所述，检查感测数据DD是否成功完成传送。

若是无线发射单元408发现还未完成传送(就是步骤S518所标示的“否”)，则继续步骤S516。相对地，若是无线发射单元408确定感测数据DD已经成功传送完毕(就是步骤S518所标示的“是”)，则结束整个步骤流程。

前述的实施例是针对动作感应装置400在运动操作模式下的动作程序。相对地，当动作感应装置400在鼠标操作模式下时，光学鼠标模块404就可以被致能。此时，光学鼠标模块404可以检测动作感应装置400在二维平面的动作状态，并且产生坐标数据D4给微处理器406。

图6所示为一种鼠标模块的结构示意图。请参照图6，鼠标模块404包括发光源612、光学透镜614、光感测单元616、及信号处理单元618。在本实施例中，发光源612是激光二极管或是发光二极管，其可输出具有一预设波长的光线622。光学透镜614是配置在光线622的光径上，以聚焦光线622。当光线622到达一平面时，会反射回鼠标模块404。此时，光感测单元616便可接收到反射的光线422，并且将感测的结果送至信号处理单元618。藉此，信号处理单元618可以依据光感测单元616的输出而产生坐标数据D4。

请继续参照图4，当动作感应装置400被切换至鼠标操作模式下时，其产生感测数据的程序大体上和在动作操作模式(图5所披露的流程)下相同。不同的是，在鼠标操作模式下时，光学鼠标模块404可以产生坐标信号D4给微处理器406，来取代图5的步骤S506和步骤S510。藉此，微处理器406就可以编码坐标数据D4和控制信息D3为感测数据DD。然而，微处理器406要如何判断是将指向数据D3或是将坐标数据D4编码成感测数据DD，就是一重要的课题。

承上所述，在一些实施例中，处理器406可以依据惯性数据D1，而得知动作感应器400是在三维空间或是二维平面上运动。例如，当使用者操作动作感应器400在三维空间中运动时，则惯性感侧单元414会在三维空间中所有的方向轴上都检测到加速度值的变化。然而，若是使用者仅操作动作感应器400在二维平面上运动时，则惯性检测单元414就仅会在三维空间上的其中二方向轴上检测到加速度值的变化，而剩下的一方向轴上的加速度值则几乎维持固定。

由以上叙述可知，本实施例所提供的微处理器406可以藉由惯性数据D2来判断动作感应器400的运动状态。当微处理器406判断动作感应器400在三维空间中运动时，则可以禁能(Disable)光学鼠标模块404，以编码指向数据D2而成感测数据DD。

相对地，当微处理器406判断动作感应器400仅在二维平面上运动时，则就可以致能光学鼠标模块404，以编码坐标数据D4而成感测数据DD。

图7A和图7B所示为依照本发明另一实施例的一种主动作感应器的侧视图。请合并参照图7A和图7B，在本实施例中，是以第一动作感应器104来说明，然而本领域的技术人员也可以自行推得第二动作感应器108。在本实施例所提供的第一动作感应器104上，可以配置一切换开关702，可以耦接至图4中的操作感测单元412。当切换开关702在图7A的状态时，图4中的微处理器406可以禁能光学鼠标模块404，以将指向数据D2编码成感测数据DD。

相对地，假设使用者要将第一动作感应器104当做光学鼠标而放置在一平面上时，则切换开关702的状态就会如图7B所示为被致能。此时，操作感测单元412就可以送出对应的控制信息D3给微处理器406。藉此，微处理器406可以依据控制信息D3而致能光学鼠标模块404，以接收坐标数据D4，并且编码成感测数据DD。

虽然在图7A和图7B中所示为一实施例来说明开关的位置，然而在实际的情况中，切换开关702可以配置在动作感应器的任何位置，以让使用者可以手动切换动作感应器的工作模式。而在另外一些选择的实施例中，切换开关也可以利用触控式面板(未绘示)来实现。

图8所示为依照本发明的一较佳实施例的接收器的方块图，可以适用在图1的接收器106。请参照图8，接收器800包括无线接收单元802、微处理器804、及输入/输出接口单元806。

微处理器804耦接无线接收单元802和输入/输出接口单元806。无线接收单元802可通过无线传输路径142接收感测数据DD，而输入/输出接口单元1306则是通过传输接口822耦接至例如图1的主机装置124。

在本实施例中，传输接口822为USB接口，在其他实施例中传输接口822亦可为IEEE 1394、串行接口、并行接口、或PCMCIA。相对地，输入/输出接口单元806则可以依据传输接口822的形式，而以不同的接口形式来实现。

当接收器800与主机装置124连接而被致能时，则接收器106可以也进行初始化设定，例如与图1的动作感应器104和第二动作感应器106建立无线传输路径322或是进行认证。当接收器106初始化完毕后，无线接收单元1302就可以藉由无线传输路径142接收第一动作感应器104所传送来的感测数据DD。此时，无线接收单元1302可以将感测数据DD1或DD2传送给微处理器1304，以对感测数据DD1或DD2进行解码。当第一动作感应器104或是第二动作感应器106在动作操作模式下运作时，则感测数据DD1或DD2被解碼后，就可以产生原始的惯性数据D1、指向数据D2和控制信息D3(如图4所示)。

接着，微处理器804可以进一步解码惯性数据D1，而获得一动作信息。此动作信息包括例如图4的惯性检测单元414所检测到动作感应装置在三维空间的不同坐标轴上的加速度值。藉此，微处理器804依照动作信息而产生一运动指令。

更详细地说，当微处理器804获得运动信息后，判断是否可以辨认此动作信息。若是微处理器804可以辨认此运动信息，则选择对应的动作形态，例如是直线或是弧线的运动行为。相对地，若是微处理器1304无法辨认此运动信息时，则依照所计算出来的运动型态而选择一相近动作型态。藉此，微处理器804就根据所选择的运动型态而产生一运动指令。

除了解码惯性数据D1之外，微处理器804还可以解码指向数据D2，而获得一方向信息。以上的程序，是指例如图1的第一动作感应器104或第二动作感应器108在动作操作模式下运作。相对地，若是第一动作感应器104或第二动作感应器108在鼠标操作模式下运作时，则微处理器804仅需要处理坐标数据D4(如图4所示)，而获得相关的平面坐标信息。

另外，微处理器804还可辨认由于使用者操作例如图4的接口操作模块410所产生的控制信息D3的型态。藉此，微处理器1304可以将控制信息D3，以及所述的平面坐标信息D4，或是运动指令和虚拟坐标信息进行编码，并且产生一操作指令CO给输入输出接口单元806。当输入/输出接口单元806接收到操作指令CO时，可以通过传输接口822传送到主机装置124，使得图1的计算机系统120可以依据此操作指令CO进行运作。

综上所述，本发明较佳实施例所提供的输入装置配置有惯性检测单元、陀螺仪、及鼠标模块，因此本发明可以允许使用者在三维空间中以更直觉的方式来操控计算机，且本发明还具有光学鼠标的功能。

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，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (13)

1.一种计算机系统的输入装置，其特征是，包括：

第一动作感应器，包括第一惯性检测单元、第一陀螺仪、及光学鼠标模块，以检测所述第一动作感应器的状态而产生第一感测数据，其中

当所述第一动作感应器为运动操作模式时，所述第一惯性检测单元和所述第一陀螺仪用以感测所述第一动作感应器在三维空间中的运动状态，

而当所述第一动作感应器为鼠标操作模式时，则所述光学鼠标模块用以感测所述第一动作感应器在二维平面上的运动状态而产生坐标数据；以及

接收器，用以插设在所述计算机系统的传输接口，并利用无线传输路径来接收所述第一感测数据或所述坐标数据，以使得所述计算机系统进行对应的运作。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征是，其中所述第一动作感应器还包括：

多个第一按键；

操作感测单元，用以检测所述第一按键的状态，并输出对应的按键控制信号；

第一微处理器，耦接所述操作感测单元、所述第一惯性检测单元、所述第一陀螺仪、及所述光学鼠标模块，以将所述按键控制信号与所述光学鼠标模块所输出的坐标数据进行编码，或将所述第一惯性检测单元与所述第一陀螺仪所输出的数据进行编码，以产生所述第一感测数据；以及

第一无线发射单元，耦接所述第一微处理器，用以将所述第一感测数据或所述坐标数据通过所述无线传输路径传送至所述接收器。

3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征是，其中当所述第一微处理器依据所述第一惯性检测单元数据所输出的数据而判断在三维空间中运动时，则禁能所述光学鼠标模块，以将所述按键控制信号、所述感测单元与所述第一陀螺仪所输出的数据编码为所述第一感测数据。

4.根据权利要求2所述的输入装置，其特征是，其中当所述第一微处理器依据所述第一惯性检测单元数据所输出的数据，而判断在二维平面上运动时，则致能所述光学鼠标模块，以将所述按键控制信号和所述光学鼠标模块所输出的数据编码为所述第一感测数据。

5.根据权利要求2所述的输入装置，其特征是，还具有切换开关，耦接至操作感测单元，使得所述第一微处理器依据所述切换开关的状态而决定是否致能所述光学鼠标模块。

6.根据权利要求1所述的输入装置，其特征是，其中所述第一动作感应器还包括触控式面板，以进行触控操作。

7.根据权利要求1所述的输入装置，其特征是，其中所述接收器包括：

无线接收单元，通过所述无线传输路径接收所述第一感测数据；

第二微处理器，耦接所述无线接收单元，以将所述第一感测数据解码，并产生对应的计算机操作数据；以及

输入/输出接口单元，通过所述传输接口耦接至所述计算机系统，并耦接所述第二微处理器，以将所述计算机操作数据通过所述传输接口送至所述计算机系统。

8.根据权利要求1所述的输入装置，其特征是，还包括第二动作感应器，包括第二惯性感测器，用以检测所述第二动作感应器在三维空间中运动的状态，并输出第二感测数据。

9.根据权利要求8所述的输入装置，其特征是，其中所述第二动作感应器还包括：

多个第二按键；

游戏手柄；

第二按键感测器，用以检测每所述这些第二按键的状态，并输出对应的第二按键控制信号；

游戏手柄感测单元，用以检测所述游戏手柄的状态，并输出游戏手柄控制信号；

第二微处理器，分别耦接所述第二按键感测器、所述游戏手柄感测单元、及所述第二惯性感测器，以将所述第二按键控制信号、所述游戏手柄控制信号、及所述第二惯性感测器的输出进行编码，以产生所述第二感测数据；以及

第二无线发射单元，耦接所述第二微处理器，用以将所述第二感测数据通过所述无线传输路径传送至所述接收器。

10.根据权利要求9所述的输入装置，其特征是，其中所述第二动作感应器还包括第二陀螺仪，用以感测所述第二动作感应器在三维空间中的运动方向。

11.根据权利要求8所述的输入装置，其特征是，其中所述第二动作感应器还包括触控式面板，以进行触控操作。

12.一种计算机系统的操作方法，其特征是，包括下列步骤：

切换至运动操作模式或鼠标操作模式；

当在所述运动操作模式时，利用惯性检测单元和陀螺仪来感测操作端在三维空间中运动的状态和方向，并产生惯性数据和指向数据；

当在所述鼠标操作模式时，利用光学鼠标模块感测所述操作端在二维平面的运动状态，并产生坐标数据；以及

编码所述坐标数据、或编码所述惯性数据和所述指向数据，以产生感测数据来操作所述计算机系统。

13.根据权利要求12所述的操作方法，其特征是，还包括下列步骤：

通过无线传输路径，从所述操作端传送所述感测数据至接收端；以及

通过传输接口将所述感测数据从所述接收端传送至所述计算机系统。

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