CN103257723A - 一种指上鼠标 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指上鼠标，包括通过数据线相连接的拇指鼠标和姿态鼠标；所述的拇指鼠标包括操作盒和空心指套，操作盒的底部为传感平面，传感平面为光电传感器和微动开关的感知平面；操作盒内还设有电池模块、信号处理单元、光电识别模块和微动开关模块。本发明提供的指上鼠标，将传统的鼠标操作集中在拇指鼠标和姿态鼠标上，这样通过两个手指的操作就能够实现，将对鼠标光标的操作从现有的鼠标中解放出来，尤其是对于笔记本电脑，极大的方便了鼠标的操控性。

Description

一种指上鼠标

技术领域

本发明属于计算机附属装配技术领域，涉及一种指上鼠标。

背景技术

目前配置在电脑上的鼠标普遍采用光电鼠标。而这些鼠标中，无论是有线鼠标还是无线鼠标，其绝大种类的鼠标按键仅有左键、中键（滚轮）和右键，虽然构造简单，但是其实现的功能非常有限。且体积较大，不易随身携带。

现有鼠标因为功能较少，所以很多在电脑上的操作都无法方便地实现。比如电脑上的某一文档，有横向和竖向的滚动条，而普通的鼠标却无法通过滚轮实现横向滚动。又比如一个word文档，普通鼠标根本无法通过极简单操作来实现文档视图显示比例的放大。

现今虽已出现通过加速度传感器来测定位移的各种形式的“空中鼠标”，但是由于其实现困难且容易出现较大误差，完全不能应用于实际操作，不适应生产生活实际。如申请号为200910093119.7、名称为“指环式无线鼠标”的中国专利申请，其单纯地认为通过手指的倾斜方向即可实现鼠标的移动方向，难以在计算机上完美实现；并且在考虑到存在打字时的情况时，这类专利根本无法应用于生产生活实际中。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种指上鼠标（Finger Mouse），基于该指上鼠标再匹配上相应的识别软件能完成传统鼠标无法达成的多项特殊指令及任务，解放传统鼠标右键，使人机交互更加便捷，大力提高用户的体验感。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种指上鼠标，包括通过数据线相连接的拇指鼠标和姿态鼠标；

所述的拇指鼠标包括操作盒和空心指套，操作盒的底部为传感平面，传感平面为光电传感器和微动开关的感知平面；操作盒内还设有电池模块、信号处理单元、光电识别模块和微动开关模块；

微动开关根据按压信息提供拇指鼠标是否与桌面等平面贴紧，光电传感器与光电识别模块相连接，提供拇指鼠标的移动信息；信号处理单元包括数据处理单元和蓝牙传递模块，数据处理单元进行相应数据的处理，蓝牙传递模块处理指上鼠标与计算机之间的互相通信；微动开关模块为指上鼠标的左键；

所述的姿态鼠标包括感应盒和固定环，感应盒内设有加速度传感器；加速度传感器测量姿态鼠标的加速度及位移，将所检测到的X、Y、Z轴的加速度信息通过数据线发送给拇指鼠标中的信号处理单元；信号处理单元将运算得到加速度的方向和大小发送给计算机。

所述的空心指套嵌于操作盒中，空心指套为空心圆柱状的指套，当大拇指插入到空心指套后，大拇指以自然角度贴到桌面上时传感平面贴紧桌面。

所述的电池模块为可充电的锂离子电池，操作盒上还设有充电接口，电池模块向拇指鼠标和姿态鼠标供电；

所述的微动开关模块设置于拇指指套的正下方，轻按大拇指就能够触发微动开关模块，微动开关模块将触发信号发送给信号处理单元。

当微动开关模块被瞬时按压触发时，微动开关模块发出鼠标左键单击的信号；

当微动开关模块被持续按压时，微动开关模块发出鼠标左键持续按压的信号；

当微动开关处于按压状态，结合光电传感器与光电识别模块发送的拇指鼠标移动信息，生成鼠标光标的移动信息；

当微动开关模块被持续按压时，结合光电传感器与光电识别模块发送的拇指鼠标移动信息，生成鼠标光标的框选信息。

在微动开关为按压状态，当姿态鼠标的加速度传感器检测到垂直方向上的加速度的变化，将其作为识别到“右键单击”动作的信号进行传输；

当微动开关为松弛状态，无论姿态鼠标的加速度传感器是否检测到垂直方向上的加速度的变化，右键敲击都视为无效。

在微动开关为按压状态，当姿态鼠标随食指向下或向上拨动时，加速度传感器将其捕捉到的加速度信号，对应于鼠标滚轮的向下或向上滚动的信号进行传输；

在微动开关为按压状态，当姿态鼠标随食指向左或向右拨动时，加速度传感器将其捕捉到的加速度信号，对应于鼠标滚轮的向左或向右横向滚动的信号进行传输；

在微动开关为松弛状态，当姿态鼠标随食指拨动时，加速度传感器发送的信息为无效信息。

在微动开关为按压状态，由姿态鼠标的向上、下、左、右的拨动，对应为加速度传感器所检测到X、Y、Z轴的加速度方向和大小，作为鼠标滚轮所对应方向的滚动的输出信息。

在微动开关为按压状态，并保持拇指鼠标固定不动，当姿态鼠标随食指向右上拨动时，加速度传感器将其捕捉到的加速度信号，对应于选定范围的放大信号进行传输；

在微动开关为按压状态，并保持拇指鼠标固定不动，当姿态鼠标随食指向左下方拨动时，加速度传感器将其捕捉到的加速度信号，对应于选定范围的缩放信号进行传输。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的指上鼠标，将传统的鼠标操作集中在拇指鼠标和姿态鼠标上，这样通过两个手指的操作就能够实现，将对鼠标光标的操作从现有的鼠标中解放出来，尤其是对于笔记本电脑，极大的方便了鼠标的操控性与便携性。

本发明提供的指上鼠标，能够通过对手势信息的捕捉，来实现对鼠标的操控，不仅能完美实现传统鼠标的功能，还能实现传统鼠标无法实现的功能，尤其是对图形、图画、文档、文件夹的浏览更为方便。

附图说明

图1为指上鼠标组成及穿戴示意图；

图2为拇指鼠标正面仰视立体示意图；

图3为拇指鼠标后视立体示意图；

图4为拇指鼠标剖析示意图；

图5为姿态鼠标剖析立体示意图；

图6为姿态鼠标穿戴示意图；

图7为姿态鼠标实现右击手势示意图；

图8为指上鼠标实现鼠标竖向滚轮手势示意图；

图9为指上鼠标的万向滚动和放缩的手势角度示意图；

图10为指上鼠标实现文本、图片放大手势示意图；

图11为指上鼠标实现文本、图片缩小手势示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，指上鼠标（Finger Mouse），其操作端由拇指鼠标（ClickMouse）和姿态鼠标（Gesture Mouse）两个设备组成。其中，拇指鼠标设备佩戴在大拇指上，姿态鼠标设备佩戴在食指上（亦可根据个人喜好佩戴在中指、无名指、小拇指上，下面主要以佩戴在食指为例说明）。

拇指鼠标3和姿态鼠标1两个设备通过细长的数据线2连接，数据线2内包含电源线，用来让拇指鼠标上的电池给姿态鼠标供电。佩戴方法为：拇指鼠标将大拇指完全包络住，而姿态鼠标则如同戒指一样戴在食指第二和第三个关节之间，如图1所示。

数据线2由信号处理单元与加速度传感器（陀螺仪）之间传输数据的数据线构成，其中姿态鼠标1上的加速度传感器用电将由拇指鼠标3上的电池模块7供电，并通过数据线2传输电能。

1、拇指鼠标（Click Mouse）

拇指鼠标穿戴在大拇指上。拇指鼠标类似于一个手指套套在大拇指上，它的电子元器件的构成有：光电传感器、锂离子电池、包含蓝牙芯片的信号处理单元、两个微动开关、电源开关。

如图2所示，当拇指鼠标穿戴在拇指上后，其与桌面的接触面（即传感平面）为光电传感器4和微动开关5所在的表平面。当传感平面与桌面相接触时，光电传感器4即为传统鼠标的光电部分，其作为光标的定位机理，与传统鼠标一样。而微动开关5则用于检验拇指鼠标的传感平面是否与桌面接触。

当拇指鼠标的传感平面与桌面接触时，微动开关5将被按下，从而向处理单元传达“拇指鼠标正与桌面接触”的信息。这一信息将为拇指鼠标与姿态鼠标实现各种操作提供基础。当微动开关5没有被按下时，对指上鼠标所进行的任何操作都将判定无效。

如图3所示，602为拇指鼠标的操作盒，是安装拇指鼠标所有电子元器件的盒子，外形如同镶在空心圆柱状的指套601表面的不规则立方体。拇指鼠标的佩戴方法为，将大拇指插进空心指套601里，并自然地将大拇指贴到桌面上，当拇指鼠标的传感平面与桌面完全接触时，则拇指鼠标即成功地佩戴在大拇指上。

参见图4，下面简要介绍拇指鼠标的各个部件及功能。

1）电池模块7

指上鼠标的电池模块7采用可充电的锂离子电池模块（比如3.7V），该电池将给拇指鼠标和姿态鼠标同时供电。同时电池模块7还包含充电的接口，接通电源后可用来对电池进行充电。

2）信号处理单元8

信号处理单元8集成芯片模块）是拇指鼠标和姿态鼠标的运算、判断、发射与接收中心，具体的集成芯片模块由微型的单片机（内嵌蓝牙芯片）构成。

单片机是指上鼠标的处理单元。

蓝牙芯片用于指上鼠标与计算机（电脑）之间的无线通信。

3）光电识别模块9

光电识别模块9即为传统的光电鼠标的光电传感器部分，其功能与机理均与传统鼠标的光电传感器一模一样。

4）微动开关模块10

微动开关模块10相当于传统鼠标的左键。区别于传统的鼠标的是，指上鼠标的微动开关模块10仅用作鼠标左键。在拇指鼠标中，没有“鼠标右键”。

微动开关模块10设置于拇指指套的正下方，触发该开关只需在桌面上轻按大拇指即可。

微动开关5和微动开关模块10的区别：微动开关5用于测定拇指鼠标的传感平面是否贴于桌面，而微动开关模块10则用作鼠标的左键。

2、姿态鼠标（Gesture Mouse）

姿态鼠标穿戴在食指上，其外形像一个戒指。姿态鼠标无论是从体积上还是重量上都比拇指鼠标小很多，是拇指鼠标的辅助设备。姿态鼠标所包含的电子元器件仅有加速度传感器（陀螺仪）。

参见图5，姿态鼠标内部构件比拇指鼠标简单得多。姿态鼠标内部仅含有的元器件为加速度传感器11，由立方体的感应盒1201包络，安装在圆角矩形盒内。感应盒1201是用来包装和保护加速度传感器11的外壳。1202为佩戴在食指上的固定环，里面不包含任何元器件，仅用作佩戴固定用。

下面介绍姿态鼠标的各个部件及功能。

1）加速度传感器（陀螺仪）

加速度传感器11用于测量食指佩戴的姿态鼠标的加速度及位移，将所检测到的X、Y、Z轴的加速度信息通过数据线2发送给拇指鼠标中的信号处理单元8，从而在信号处理单元8上运算出加速度的方向和大小，进而传输到电脑上实现各种手势操作。

3、电脑端的蓝牙接收方式、驱动与处理

指上鼠标（Finger Mouse）是利用信号处理单元8上的蓝牙芯片来完成指上鼠标与电脑之间的信号传输的。要使指上鼠标与电脑之间能够互相通信，需要在电脑操作系统上安装指上鼠标相应的驱动。指上鼠标的驱动是用来连接与识别指上鼠标与电脑之间的通信，安装好指上鼠标驱动之后，指上鼠标即可与电脑互相接收数据，并能识别出指上鼠标上发出的以下信号：拇指鼠标的光电识别模块9与光电传感器4产生的信号、微动开关5和微动开关模块10产生的信号、姿态鼠标上的各种加速度信号。同时能判断各种信号并进行处理，然后在电脑上实现这些操作，从而能够通过控制指上鼠标来操作电脑。

4、拇指鼠标与姿态鼠标搭配实现的鼠标手势

1）拇指鼠标手势

（1）当微动开关5处于按压状态（即拇指鼠标必须与桌面相接触），轻轻用大拇指瞬时按压拇指鼠标，触发微动开关模块10，即可实现一次鼠标左键单击。

（2）当微动开关5）处于按压状态（即拇指鼠标必须与桌面相接触），轻轻用大拇指持续按压拇指鼠标，触发微动开关模块10，即可实现鼠标左键一直按下的动作。

（3）当微动开关5处于按压状态（即拇指鼠标必须与桌面相接触），通过大拇指移动拇指鼠标，即可实现指上鼠标在电脑上的光标位置的移动，其移动方式与传统鼠标一样。如果同时在持续按住微动开关模块10的情况下移动拇指鼠标，则可实现传统鼠标的框选（圈选）功能。

通过大拇指按压拇指鼠标，即可同时触发微动开关模块10，微动开关模块10监测到按压信号后，将物理信号转化为电信号传送给信号处理单元8内。信号处理单元8将按压信息通过信号处理单元8内的蓝牙芯片传输到电脑端，电脑端接收信号之后，将大拇指按压微动开关模块10的信号还原，即可识别出拇指鼠标上的微动开关10被瞬时按压过或正在持续按压，并在电脑上实现相应的功能（瞬时按压一次：等同于传统鼠标左键单击一次。持续按压不动：等同于传统鼠标按住左键）。

在微动开关5处于按压状态时，通过移动拇指鼠标，其光电传感器4即可监测到鼠标在桌面上移动，光电识别模块9通过测定鼠标的位移信号，并把信号传给信号处理单元8，信号处理单元8内的蓝牙芯片再将信息传输到电脑端，电脑端接收信号之后，即可把拇指鼠标的移动还原，并在电脑上实现光标的移动。

2）姿态鼠标手势

姿态鼠标通过对各个方向加速度的测定，能够识别食指的移动的方向、位移及加速度的大小，从而对每一个手势在信号处理单元8上产生独特的可分辨的信号，并传到电脑上由电脑处理实现。

图6具体展示了姿态鼠标佩戴在右手食指上的方式。姿态鼠标佩戴在右手食指的第二到第三个关节处，离指尖较近。佩戴方式类似于佩戴戒指，同时保持感应盒的正面朝向与指甲的朝向为一个方向。

（1）通过姿态鼠标实现右键单击（实现条件：微动开关5为按下状态，即拇指鼠标必须接触桌面）

参见图7，将佩戴上姿态鼠标的食指垂直敲击桌面13或任意平面，在食指向下敲击时只要保证食指的移动方向与重力方向一致，在食指敲击到桌面13的瞬间，姿态鼠标向下的速度迅速降为0，同时加速度传感器11会检测到一个很大的加速度，此时姿态鼠标即可捕捉到加速度的变化，通过数据线2传输到信号处理单元8上，将其作为识别到“敲击”动作的信号，并传输指令到电脑上，在电脑上完成右键单击。

同时，考虑到打字时，食指也存在敲击的现象，因此有以下设定：

仅在微动开关5为按压状态的情况下，姿态鼠标的敲击信号才能够被识别，进而实现右键敲击。当微动开关5为松弛状态时，无论姿态鼠标的敲击信号是否被捕捉（无论如何敲击），右键敲击都视为无效。这是由于打字时，一般情况下右手大拇指仅用于敲击键盘14上的空格键，而在右手大拇指敲击空格的时候，调整微动开关5位置摆放即可使其不会与空格键有任何物理接触，因此微动开关5将在打字时一直处于松弛状态。这样一来即可完美地解决了普通食指敲击与打字时食指敲击的区分。

（2）通过姿态鼠标实现鼠标滚轮（实现条件：微动开关5为按下状态，即拇指鼠标必须接触桌面）

参见图8，在使用时，将拇指鼠标3贴于桌面，使微动开关5为按压状态，同时食指贴近桌面，并快速往下拨动食指，姿态鼠标将会捕捉到相应的加速度信号，对应于鼠标滚轮的向下滚动。而当拇指抬起时，比如右手从桌面移向键盘或其他地方时，即使姿态鼠标能感应到加速度信号，但是由于此时大拇指已经处于抬起状态，微动开关5松弛，这个时候即使食指在移动，也不会在电脑端上产生任何反馈。

在佩戴好指上鼠标后，在微动开关5为按压状态时，当食指做出一个向下滑动的加速度的动作时，加速度传感器11能监测到食指的加速度为先向下加速，再向下减速。这一系列加速度的数据将由姿态鼠标1的加速度传感器11得到，并通过数据线2将加速度信息传输到拇指鼠标3上的信号处理单元8内，再由信号处理单元8进行运算与处理，把含有加速度信号的信息通过信号处理单元8）上的蓝牙芯片传输到电脑端，电脑端接收信号之后，通过解码，将姿态鼠标1的加速度信号还原，即可识别食指刚才所做的向下滑动的动作，并在电脑上予以同传统鼠标滚轮相同的方式来实现滚动。

和传统鼠标不同的是，姿态鼠标模拟鼠标滚轮滚动，不仅限于上下滚动，还包括左右滚动，只要加速度传感器11能够检测到X、Y、Z轴的加速度方向和大小，即可感知不同的手势，并在电脑上实现。这样能更方便地在电脑上浏览大尺寸图片、文档。

基于上述特性，可将其称之为姿态鼠标的万向滚动，如图9中的空心箭头16所阐释。值得注意的是，为了避免万向滚动与下述的放缩功能相冲突，万向滚动功能只能在水平和垂直方向上滚动。

（3）通过拇指鼠标和姿态鼠标实现图像、页面、文本的放缩（实现条件：微动开关5为按下状态，即拇指鼠标必须接触桌面，同时放缩手势的方向限定为图9中的实心箭头15所指的方向）

在拇指鼠标传感平面接触桌面的前提下，通过沿特定方向滑动姿态鼠标，可以实现图像、页面、文本等的放缩功能，具体操作如下。

放大功能如图10所示：将拇指鼠标3的传感平面与桌面接触，微动开关5为按压状态，并保持拇指鼠标3固定不动，同时食指向右上方滑动，则通过加速感应器11对特定方向加速度的感知，即可察觉放大动作，并反馈于电脑上。

在佩戴好指上鼠标后，将拇指鼠标3的传感平面与桌面接触，微动开关5为按压状态，并保持拇指鼠标3固定不动。当食指做出向右上方滑动的动作时，此时加速度传感器11能监测到食指的加速度为先向右上加速，再向右上减速。这一系列加速度的数据将由姿态鼠标1的加速度传感器11得到，并通过数据线2将信息传输到拇指鼠标3上的信号处理单元8内，再由信号处理单元8进行运算与处理，把含有加速度信号的信息通过信号处理单元8上的蓝牙芯片传输到电脑端，电脑端接收信号之后，通过驱动软件解码，将姿态鼠标1的信号还原，即可识别食指刚才所做的向右上方滑动的动作，并在电脑上实现放大效果。

缩小功能如图11所示：将拇指鼠标3的传感平面与桌面接触，微动开关5为按下状态，并保持拇指鼠标1固定不动，同时食指向左下方滑动，则通过加速感应器11对特定方向加速度的感知，即可察觉缩放动作，并反馈于电脑上。其实现过程与放大功能类似。

Claims (8)

1.一种指上鼠标，其特征在于，包括通过数据线（2）相连接的拇指鼠标（3）和姿态鼠标（1）；

所述的拇指鼠标包括操作盒（602）和空心指套（601），操作盒（602）的底部为传感平面，传感平面为光电传感器（4）和微动开关（5）的感知平面；操作盒（602）内还设有电池模块（7）、信号处理单元（8）、光电识别模块（9）和微动开关模块（10）；

微动开关（5）根据按压信息提供拇指鼠标是否被贴紧，光电传感器（4）与光电识别模块（9）相连接，提供拇指鼠标的移动信息；信号处理单元（8）包括数据处理单元和蓝牙传递模块，数据处理单元进行相应数据的处理，蓝牙传递模块处理指上鼠标与计算机之间的互相通信；微动开关模块（10）为指上鼠标的左键；

所述的姿态鼠标包括感应盒（1201）和固定环（1202），感应盒（1201）内设有加速度传感器（11）；加速度传感器测量姿态鼠标的加速度及位移，将所检测到的X、Y、Z轴的加速度信息通过数据线（2）发送给拇指鼠标中的信号处理单元（8）；信号处理单元（8）将运算得到加速度的方向和大小发送给计算机。

2.如权利要求1所述的指上鼠标，其特征在于，所述的空心指套（601）嵌于操作盒（602）中，空心指套（601）为空心圆柱状的指套，当大拇指插入到空心指套（601）后，大拇指贴到桌面上时传感平面贴紧桌面。

3.如权利要求1所述的指上鼠标，其特征在于，所述的电池模块（7）为可充电的锂离子电池，操作盒（602）上还设有充电接口，电池模块（7）向拇指鼠标和姿态鼠标供电；

所述的微动开关模块（10）设置于拇指指套的正下方，轻按大拇指就能够触发微动开关模块（10），微动开关模块（10）将触发信号发送给信号处理单元（8）。

4.如权利要求1所述的指上鼠标，其特征在于，当微动开关模块（10）被瞬时按压触发时，微动开关模块（10）发出鼠标左键单击的信号；

当微动开关模块（10）被持续按压时，微动开关模块（10）发出鼠标左键持续按压的信号；

当微动开关（5）处于按压状态，结合光电传感器（4）与光电识别模块（9）发送的拇指鼠标移动信息，生成鼠标光标的移动信息；

当微动开关模块（10）被持续按压时，结合光电传感器（4）与光电识别模块（9）发送的拇指鼠标移动信息，生成鼠标光标的左键框选功能的信息。

5.如权利要求1所述的指上鼠标，其特征在于，在微动开关（5）为按压状态，当姿态鼠标的加速度传感器（11）检测到垂直方向上的加速度的变化，将其作为识别到“右键单击”动作的信号进行传输；

当微动开关（5）为松弛状态，无论姿态鼠标的加速度传感器（11）是否检测到垂直方向上的加速度的变化，右键敲击都视为无效。

6.如权利要求1所述的指上鼠标，其特征在于，在微动开关（5）为按下状态，当姿态鼠标随食指向下或向上拨动时，加速度传感器（11）将其捕捉到的加速度信号，对应于鼠标滚轮的向下或向上滚动的进行传输；

在微动开关（5）为按压状态，当姿态鼠标随食指向左或向右拨动时，加速度传感器（11）将其捕捉到的加速度信号，对应于鼠标滚轮的向左或向右横向滚动的进行传输；

在微动开关（5）为松弛状态，当姿态鼠标随食指向任何方向拨动时，加速度传感器（11）发送的信息为无效信息。

7.如权利要求1所述的指上鼠标，其特征在于，在微动开关（5）为按压状态，由姿态鼠标的向上、下、左、右的拨动，对应为加速度传感器（11）所检测到X、Y、Z轴的加速度方向和大小，作为鼠标滚轮所对应方向的滚动的输出信息。

8.如权利要求1所述的指上鼠标，其特征在于，在微动开关（5）为按压状态，并保持拇指鼠标（3）固定不动，当姿态鼠标随食指向右上拨动时，加速度传感器（11）将其捕捉到的加速度信号，对应于选定范围的放大信号进行传输；

在微动开关（5）为按压状态，并保持拇指鼠标（3）固定不动，当姿态鼠标随食指向左下方拨动时，加速度传感器（11）将其捕捉到的加速度信号，对应于选定范围的缩放信号进行传输。

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