CN114415848B - 一种带触摸区的鼠标 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带触摸区的鼠标，包括位于鼠标侧面的触摸板和触摸板传感器，所述触摸板检测出电容改变量，并将检出的电容改变量转换成第三个维度的坐标；触摸板传感器位于触摸板表面的手指轨迹传导区域，鼠标的平面移动将光标定位在屏幕的二维平面上，手指在触摸板上滑动时，产生第三个维度的定位，以实现点的三维定位。本发明改善当前扩展现实技术中应用中常用依赖于手柄的使用现状，不需要用户在整个操作过程中对手柄进行空间上的移动，也不需要用户本人产生在空间上移动或者肢体进行身体动作，对于工作量大或工作时间长的作业，在使用原有熟悉的设备仅增加功能的作业环境中，降低了学习和适应成本。

Description

一种带触摸区的鼠标
技术领域
本发明属于涉及电子产品辅助设备技术领域，尤其涉及一种带触摸区的鼠标。
背景技术
鼠标是计算机的一种输入设备，因形似老鼠而得名，可以对计算机显示器的横纵坐标进行定位，可分为滚球鼠标、光电鼠标、无线鼠标等几种。其中光电鼠标首先检测鼠标的位移信号，并将其转换成电脉冲信号，再通过程序来控制计算机显示器上光标的移动。
光电鼠标与滚球鼠标比较而言，使用光电传感器取代了传统的滚球，使得其定位更加准确、移动更加流畅。光电鼠标与无线鼠标比较而言，虽然比无线鼠标多了一根线，但是其反应快、定位准、价格便宜。与滚球鼠标、无线鼠标相比，光电鼠标占据了大部分市场，具有相当大规模的应用。
光电鼠标有多种构成部分，包括光学感应器、控制芯片、光学透镜组件、发光二极管、轻触式按键等等，下面小编就对光学鼠标主要构成部件的作用进行简单的介绍。
光学感应器是光电鼠标的核心，用于对鼠标底部进行连续“摄像”，从而确定鼠标是否移动，完成对鼠标的定位功能。
控制芯片用于协调各构成元器件的工作，并与外部电路进行沟通。
光学透镜组件位于光电鼠标的底部，由一个棱光镜和一个圆形透镜组成。棱光镜用于将发光二极管发出的光线传送至鼠标底部，并将其点亮。圆形透镜类似于一个摄像头，用于将被照亮的鼠标底部图像传送至光学感应器底部的小孔中。
发光二极管用于产生光电鼠标工作所需光源。其中一部分光用于照亮鼠标底部，一部分光直接传送至光学感应器的正面。轻触式按键虽不是其定位的关键构成部件，但是是作为一个鼠标所不能缺少的。鼠标对计算机显示系统纵横位置进行定位的指示器，光电鼠标原理也就是光电鼠标如何进行定位，它与机械式鼠标的定位方式有所不同，具体介绍如下：
光电鼠标内部含有一个发光二极管，该发光二极管可以发光照亮鼠标底部，该光照亮鼠标底部后进行反射，其反射光线经过光学透镜后到达微成像器形成图像。因此一旦光电鼠标发生移动，其移动轨迹便会形成一系列高速拍摄的连贯图像并记录下来，传送到一块专用图像分析芯片上进行分析处理。该芯片通过分析图像上特征点位置的变化，来判断鼠标的移动方向和距离，从而完成鼠标定位。光栅定位主要是机械鼠标所使用的方式，不过由于纯粹的机械鼠标已经基本消失，这里的机械鼠标实际是指光机式鼠标。鼠标移动时带动胶球滚动，胶球的滚动又摩擦鼠标内的分管水平和垂直两个方向的栅轮滚轴，驱动栅轮转动。栅轮的轮沿为格栅状，紧靠格栅两侧，一侧是一红外发光管，另一侧是红外接收组件。鼠标的移动转换为水平和垂直栅轮不同方向和转速的转动。栅轮转动时，栅轮的轮齿周期性遮挡红外发光管发出的红外线照射到水平和垂直两个红外接收组件，产生脉冲。鼠标内控制芯片通过两个脉冲的相位差判知水平或垂直栅轮的转动方向，通过脉冲的频率判知栅轮的转动速度，并不断通过数据线向主机传送鼠标移动信息，主机通过处理使屏幕上的光标同鼠标同步移动。
二极管定位编辑是大多数光电鼠标的定位方式，这是一种电眼的工作方式。在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面(这就是为什么鼠标底部总会发光的原因)。然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件(微成像器)内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片(DSP，即数字微处理器)对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。
轨迹球定位的工作原理和其实与光栅类似，只是改变了滚轮的运动方式，其球座固定不动，直接用手拨动轨迹球来控制鼠标箭头的移动。轨迹球被搓动时带动其左右及上下两侧的滚轴，滚轴上带有栅轮，通过发光管和接收组件产生脉冲信号进行定位。不过轨迹球的滚轮积大、行程长，这种定位方式能够作出十分精确的操作。并且轨迹球另一大优点是稳定，通过一根手指来操控定位，不会因为手部动作移动影响定位。此外，也有使用光电方式的轨迹球，其工作原理和发光二级管定位类似。
激光定位编辑也是光电鼠标的一种定位方式，其特点是使用了激光来代替发光二极管发出的普通光。激光是电子受激发出的光，与普通光相比具有极高的单色性和直线性，用于定位的激光主要是不可见光。普通光在不同颜色表面上的反射率并不一致，这就导致光电鼠标在某些颜色表面上由于光线反射率低，使DSP不能识别的“色盲”问题。此外普通光在透明等物质表面无法使用，或者产生跳动。由于激光近乎单一的波长能够更好的识别表面情况，灵敏度大大提高，因此使用激光定位的鼠标可以有效解决这些问题。
蓝影定位是由微软研发的最新的一种精确定位方式，利用Blue Track蓝影技术的鼠标使用的是蓝色可见光，但其不利用漫反射原理，而是利用利用激光引擎的镜面反射点成像的原理，如图1所示，蓝光光源透过高角准直透镜打到任意物体表面后反射光进入汇聚透镜传入CMOS芯片中进行处理。而光学传感器(CMOS Detector)就如同一台高速连拍照相机一样每秒钟拍摄上千张相片，并将其传入图像处理芯片中，芯片对每张图片进行对比最终得出鼠标的移动轨迹。此外，更为难得的是蓝影鼠标的兼容性非常好，能适应各种桌面，无论是表面光滑的大理石台面上，还是透明的玻璃上，甚至在粗糙的客厅地毯上都能够精确定位。
鼠标还可以对当前屏幕上的游标进行定位，并通过按键和滚轮装置对游标所经过位置的屏幕元素进行操作。
目前的鼠标通过不同方位视图的二维组合进行组合形成三维空间如CAD、sketchup等都是二位工作平面，只能实现对当前屏幕上的游标进行二维定位，难以实现对三维空间中点的定位。对三维结构体进行操作的时候，需要对相关元素进行空间定位和操作，传统鼠标只能提供两个维度而在扩展现实技术(VR、AR及MR)场景中需要提供第三个维度才能解决空间点的定位，而且，当前扩展现实技术应用中常用甚至依赖于手柄，而手柄的使用，需要用户在整个操作过程中对手柄进行空间上的移动，有时甚至需要用户本人产生在空间上移动或者肢体进行身体动作，对于工作量大或工作时间长的作业，这显然是不合理的，而目前又鲜有人开发其他产品。
发明内容
本发明提供一种带触摸区的鼠标，实现对当前屏幕上的游标进行三维定位。本发明带触摸区的鼠标在平面移动时将光标定位在屏幕的二维平面上，手指在触摸板上滑动时，实现在第三个维度上的拉近和推远，以实现点的三维定位。本发明至少通过如下技术方案之一实现。
一种带触摸区的鼠标，包括位于鼠标侧面的触摸板和触摸板传感器，所述触摸板检测出电容改变量，并将检出的电容改变量转换成第三个维度的坐标；触摸板传感器位于触摸板表面的手指轨迹传导区域，鼠标的平面移动将光标定位在屏幕的二维平面上，手指在触摸板上滑动时，产生第三个维度的定位，以实现点的三维定位。
优选的，所述转换成第三个维度的的定位包括在原有的游标进行二维定位基础上增加一个维度，手指通过在触摸板上移动控制三维场景的拉近和推远。
优选的，所述转换成第三个维度的的定位为：在原有的游标进行二维定位的基础上增加一个维度，手指通过在触摸板上移动控制三维物体定位和定向移动。
优选的，所述三维定位是鼠标平面移动时，产生水平方向和垂直方向的位移，进而产生一组随鼠标移动而变化的动态坐标。
优选的，所述三维定位是在鼠标触摸区滑动时，产生第三个方向的位移，进而产生一组随手指滑动而变化的动态坐标。
优选的，设工作场景的全局坐标系为直角坐标，鼠标移动的工作平面在该工作场景中映射为一坐标面xOy，鼠标在工作桌面的平面移动映射为扩展显示场景空间点在坐标面xOy中的二维坐标(x，y)，即空间点在坐标面xOy上移动。
优选的，当手指在该鼠标触摸区滑动时，使扩展现实空间场景空间点在z方向上移动，在该第三维度上产生对应的数值；
当手指离开该鼠标触摸区时，z方向上产生对应的数值，此时，空间点在场景空间中产生三维坐标(x，y，z)，即实现点的空间坐标定位。
优选的，设工作场景的全局坐标系为柱面坐标系，θ＝θ0表示过z轴的一个半平面，r＝r0表示以z为轴的圆柱面；通过手指在该鼠标触摸区滑动时将r赋不同值，虚拟场景中会有远近不同的柱面；手指离开在该鼠标触摸区时产生r＝r1的柱面，该柱面为一二维曲面。
优选的，用户使用鼠标的工作平面在该工作场景中映射为该二维曲面，鼠标在工作桌面的平面移动映射为扩展显示场景空间点在柱面上点的二维坐标(θ，z)，三者协同确定空间点的三维坐标(r1，θ，z)。
优选的，所述转换成第三个维度的定位为：在原有的游标进行二维定位的基础上增加一个维度，手指通过在触摸板上移动控制三维物体的放大或缩小。
与现有的技术相比，本发明的有益效果为：
本发明在扩展现实技术(VR、AR及MR等)场景中提供第三个维度，以解决科技背景下空间点的定位。改善当前扩展现实技术中(VR、AR及MR等)应用中常用依赖于手柄的使用现状，不需要用户在整个操作过程中对手柄进行空间上的移动，也不需要用户本人产生在空间上移动或者肢体进行身体动作，对于工作量大或工作时间长的作业，在使用原有熟悉的设备仅增加功能的作业环境中，降低了学习和适应成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式。
图1是本实施例一种带触摸区的鼠标空间定位的流程图；
图2是本实施例触摸区电路原理示意图；
图3是该鼠标主视图；
图4是该鼠标俯视图；
图5是本实施例带触摸区的鼠标在直角坐标定位的示意图；
图6是本实施例带触摸区的鼠标在柱面坐标定位的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图3、图4本实施例的一种带触摸区的鼠标，包括触摸板1(大拇指滑动触摸区)、触摸板传感器，所述触摸板传感器是一个印在触摸板表面上的手指轨迹传导线路。所述触摸板1检测出电容改变量，并将检出的电容改变量转换成第三个维度的坐标；触摸板传感器位于触摸板表面的手指轨迹传导区域，鼠标的平面移动将光标定位在屏幕的二维平面上，手指在触摸板1上滑动时，实现在第三个维度上的位移，以实现点的三维定位。所述三维定位是鼠标平面移动时，产生水平方向和垂直方向的位移或者第三个方向的位移产生一组随鼠标移动而变化的动态坐标。
所述转换成第三个维度的的定位包括在原有的游标进行二维定位基础上增加一个维度，手指通过在触摸板上移动控制三维场景的拉近和推远。
如图1所示，当使用者的大拇指接近鼠标侧面触摸板时会使电容量改变，触摸板自己的控制IC将会检测出电容改变量，转换成第三个维度的坐标。触摸板是借由电容感应来获知手指移动情况，当手指接触到板面时，板面上的静电场会发生改变。
本发明通过触摸板传感器感应感应到触摸板和环境电容变化来检测是否有触摸发生。人体手指触摸时，存在一定电容，构成了电容板的一极，两级之间添加介质使得变成一个电容器。触摸传感器电路可以测量触摸引脚上路径的总电容，当路径上总电容变化量超过阈值，会判定为手指触摸。
如图2所示，本实施采用的电路板路径的电容分布。触摸传感器读取数值是所有电容共同作用的结果，所述电容包括寄生电容Cp(即未发生触摸动作时的电容)和Ctouch(是发生触摸动作时的电容)。
在原有对当前屏幕上的游标进行二维定位的基础上增加一个维度，用户握住鼠标，大拇指在鼠标侧面的触摸板上滑动，在第三个维度上产生位移，宏观表现为控制场景的拉近和推远。
实施例2
所述转换成第三个维度的方式还可以在原有的游标进行二维定位的基础上增加一个维度，手指通过在触摸板上移动控制三维物体的放大或缩小，或者控制三维物体定位和定向移动。
鼠标移动时可以计算出游标在水平方向和垂直方向的位移，进而产生一组随鼠标移动而变化的动态坐标。这个动态坐标决定了鼠标在屏幕上所处的位置和移动的情况，让使用者可将光标定位在屏幕的平面上，产生一个二维坐标当大拇指在触摸板上滑动时，可实现在第三个方向上的位移，即第三个维度产生坐标，结合后便可实现点的空间定位，产生一个三维坐标。
如图5所示，设工作场景的全局坐标系为直角坐标，鼠标移动的工作平面在该工作场景中映射为一坐标面xOy，鼠标在工作桌面的平面移动映射为扩展显示场景空间点在坐标面xOy中的二维坐标(x，y)，即空间点在坐标面xOy上移动；
当手指在该鼠标触摸区滑动时，使扩展现实空间场景空间点在z方向上移动，在该第三维度上产生对应的数值；
当手指离开该鼠标触摸区时，z方向上产生对应的数值，此时，空间点在场景空间中产生三维坐标(x，y，z)，即实现点的空间坐标定位。
实施例3
如图6所示，在工作场景的全局坐标系为柱面坐标系中，设θ＝θ0表示过z轴的一个半平面，r＝r0表示以z为轴的圆柱面；通过手指在该鼠标触摸区滑动时将r赋不同值，虚拟场景中会有远近不同的柱面；手指离开在该鼠标触摸区时产生r＝r1的柱面，该柱面为一二维曲面，用户使用鼠标的工作平面在该工作场景中映射为该二维曲面，鼠标在工作桌面的平面移动映射为扩展显示场景空间点在柱面上点的二维坐标(θ，z)，三者协同确定空间点的三维坐标(r1，θ，z)。
以上所述仅为本发明的实施例及运用技术原理。本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和代替而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，不限于本实施例所述。

Claims (3)

1.一种带触摸区的鼠标，其特征在于，包括位于鼠标侧面的触摸板和触摸板传感器，所述触摸板检测出电容改变量，并将检出的电容改变量转换成第三个维度的坐标；触摸板传感器位于触摸板表面的手指轨迹传导区域，鼠标的平面移动将光标定位在屏幕的二维平面上，手指在触摸板上滑动时，产生第三个维度的定位，以实现点的三维定位；
所述触摸板传感器是印在触摸板表面上的手指轨迹传导线路，位于触摸板表面的手指轨迹传导区域，手指在触摸板上滑动时，实现在第三个维度上的位移，即当使用者的大拇指接近鼠标侧面触摸板时使电容量改变，触摸板的控制IC将检测出电容改变量，转换成第三个维度的坐标，以实现点的三维定位；所述三维定位是鼠标平面移动时，产生水平方向和垂直方向；
触摸传感器电路测量触摸引脚上路径的总电容，电容包括寄生电容Cp 即未发生触摸动作时的电容)和发生触摸动作时的电容Ctouch，当路径上总电容变化量超过阈值，会判定为手指触摸；
转换成第三个维度的定位包括在原有的游标进行二维定位基础上增加一个维度，手指通过在触摸板上移动控制三维场景的拉近和推远。
2.一种带触摸区的鼠标，其特征在于，包括位于鼠标侧面的触摸板和触摸板传感器，所述触摸板检测出电容改变量，并将检出的电容改变量转换成第三个维度的坐标；触摸板传感器位于触摸板表面的手指轨迹传导区域，鼠标的平面移动将光标定位在屏幕的二维平面上，手指在触摸板上滑动时，产生第三个维度的定位，以实现点的三维定位；
转换成第三个维度的方式是在原有的游标进行二维定位的基础上增加一个维度，手指通过在触摸板上移动控制三维物体的放大或缩小，或者控制三维物体定位和定向移动；
鼠标移动时计算出游标在水平方向和垂直方向的位移，进而产生一组随鼠标移动而变化的动态坐标，将光标定位在屏幕的平面上，产生一个二维坐标，当大拇指在触摸板上滑动时，实现在第三个方向上的位移，即第三个维度产生坐标：
设工作场景的全局坐标系为直角坐标，鼠标移动的工作平面在该工作场景中映射为一坐标面xOy，鼠标在工作桌面的平面移动映射为扩展显示场景空间点在坐标面xOy中的二维坐标（x，y），即空间点在坐标面xOy上移动；
当手指在该鼠标触摸区滑动时，使扩展现实空间场景空间点在z方向上移动，在该第三维度上产生对应的数值；
当手指离开该鼠标触摸区时，z方向上产生对应的数值，此时，空间点在场景空间中产生三维坐标（x，y，z），即实现点的空间坐标定位。
3.一种带触摸区的鼠标，其特征在于，包括位于鼠标侧面的触摸板和触摸板传感器，所述触摸板检测出电容改变量，并将检出的电容改变量转换成第三个维度的坐标；触摸板传感器位于触摸板表面的手指轨迹传导区域，鼠标的平面移动将光标定位在屏幕的二维平面上，手指在触摸板上滑动时，产生第三个维度的定位，以实现点的三维定位；
鼠标移动时计算出游标在水平方向和垂直方向的位移，进而产生一组随鼠标移动而变化的动态坐标，将光标定位在屏幕的平面上，产生一个二维坐标，当大拇指在触摸板上滑动时，实现在第三个方向上的位移，即第三个维度产生坐标：
在工作场景的全局坐标系为柱面坐标系中，设θ=θ0表示过z轴的一个半平面， r=r0表示以z为轴的圆柱面；通过手指在该鼠标触摸区滑动时将r赋不同值，虚拟场景中会有远近不同的柱面；手指离开在该鼠标触摸区时产生r=r1的柱面，该柱面为二维曲面，使用鼠标的工作平面在该工作场景中映射为该二维曲面，鼠标在工作桌面的平面移动映射为扩展显示场景空间点在柱面上点的二维坐标（θ，z），三者协同确定空间点的三维坐标（r1，θ，z）。
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