CN1598749A - 一种手持鼠标 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算机使用的一种手持鼠标。包括鼠标外壳，内装电路板，外壳设有左右键与滚轮；由在显示器中上或中下部安装一个极化发射天线，在鼠标内部安装接收天线，及鼠标的俯仰角度识别使用重力光电开关组成的鼠标位置定位装置；外壳上设有四个按键，一个触摸板，一个滚轮或摇杆；前面中部装鼠标触摸板，用于移动鼠标指针，前面顶部装鼠标滚轮或摇杆；后面中部装鼠标左键与鼠标右键；左侧面的尾部装鼠标中键；右侧面的上部装鼠标拖拽辅助键。使用了位置识别——补偿、按键防滑和仿真惯性滑动三项关键技术。它完全握在手里使用，操作感觉舒适，使用灵活且十分方便，是一种计算机无线手持鼠标。

Description

一种手持鼠标

技术领域

本发明属于计算机领域，涉及计算机使用的一种手持鼠标。

背景技术

目前，计算机使用的鼠标，主要类型是以平置在桌面的滚轮鼠标或光电鼠标为主。鼠标结构通常由鼠标外壳，内装电路板、开关、光电位置开关等，外壳设有左右键、与滚轮等。然而，这种鼠标的一个致命缺点就是：操作鼠标时，食指、无名指及小臂外侧肌肉持续紧张，长时间操纵鼠标很容易产生疲劳。

比较理想的操作手柄一般是可以使手处在竖直方向的，最好是能使手在操作当中处于最松弛的半握拳状态。现在出现了一种垂直鼠标，也是由于发现了当前鼠标的这个致命缺点而进行的改进。然而由于垂直鼠标外观不理想，对手臂肌肉紧张的缓解并不十分明显和充分，所以至今没有被消费者认同。

发明内容

本发明的目的对以上背景技术所述的计算机鼠标的不足进行结构改进，提供一种完全握在手里使用，操作感觉舒适，而且使用灵活且十分方便的计算机无线手持鼠标。

本发明的设计技术方案是这样实现的：

一种手持鼠标，包括鼠标外壳，内装电路板，外壳设有左右键、与滚轮；其特征在于：它还包括由在显示器中上或中下部安装一个极化发射天线(7)，在鼠标内部安装接收天线，及鼠标的俯仰角度识别使用重力光电开关组成的鼠标位置定位装置；所述的外壳上设有装键的表面，外壳上设有四个按键，一个触摸板，一个滚轮或摇杆；前面中部装鼠标触摸板(1)，用于移动鼠标指针，前面顶部装鼠标滚轮(4)或摇杆；后面中部装鼠标左键(2)与鼠标右键(3)；左侧面的尾部装鼠标中键(6)；右侧面的上部装鼠标拖拽辅助键(5)。

所述的一种手持鼠标，其特征在于：还有鼠标位置识别——补偿方法，以使操作鼠标的滑动方向始终与显示屏的指针移动方向一致；具体方法如下：

(1)  位置识别装置依鼠标相对于显示屏的位置，对鼠标指针在显示屏上的移动坐标进行角度补偿；

(2)  在以显示屏为基准的坐标系当中，鼠标的顶部向上，且鼠标y′轴与显示屏坐标系的y轴平行时，为鼠标移动基准坐标系位置；此时鼠标触摸屏在上、下、左、右滑动时，显示屏指针的移动方向与触摸屏一致，其补偿角度＝0；

(3)  鼠标的y′轴与以显示屏坐标系的y-z平面之间出现α°夹角时α值的范围为±90°，显示屏指针的移动方向将在基准位置的基础上补偿α°；并且当鼠标y′轴与显示屏坐标系的z轴比较接近时，鼠标头部比尾部高，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向一致，鼠标头部比尾部低，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向相反，但左、右滑动与显示屏指针的左、右移动方向相同；当鼠标y′轴与显示屏坐标系的x轴比较接近时，鼠标头部比尾部高，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向一致，鼠标头部比尾部低，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向相反，同时左、右滑动与显示屏指针的左、右移动方向也相反；经补偿处理的结果是：操作鼠标触摸屏向上移动时，显示屏指针的移动方向与鼠标头部所指的方向相同；

(4)  在以鼠标为基准的坐标系当中，以z′轴和x′为轴心的旋转角度将被补偿，以y′轴为轴心的旋转将被忽略；

(5)  在指针进行惯性滑动的过程当中，位置识别装置将对鼠标指针的滑动方向进行实时调整；

(6)  补偿的角度将根据鼠标的三维位置和人操作的舒适感进行适当调整。

所述的一种手持鼠标，其特征在于；所述的鼠标的位置定位装置用于位置识别——补偿，由鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度识别，及鼠标的俯仰角度识别三种装置构成；

鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度的识别使用射频天线(7)，及鼠标内部的接收天线；显示器位置向显示器前方发射的射频无线电波，则接收区的天线接收信号强度将随接收天线的方向而变化，鼠标内部均匀分布多只不同角度的接收天线，这些天线的信号接收强度比将是一个常数；随着鼠标体的相对方向的变化，通过分析角度不同的天线的信号接收强度，来判断鼠标体在无线电波内的方位角度；即判断鼠标体垂直旋转角度或水平角度；

(1)旋转角度识别，即为用于鼠标y′轴在x-y平面内的旋转角度识别；具体的方法为：

a、在显示器中上或中下部安置一极化发射天线7，向屏幕前发射经编码调制的水平极化电磁波；

b、鼠标内部安置至少3只极化接收天线，接收天线极化方向在鼠标坐标系的x′-y′平面内，在180°范围内均匀分布；

c、各接收天线所接收的编码调制信号强度比率将随鼠标在显示器坐标系的x-y平面内的位置变化而产生规律性的变化，将此比率变化通过计算机程序，转换为鼠标在x-y平面内的α角度值；

d、α的识别范围为180°；

(2)、旋转角度识别，即为用于鼠标y′轴在x-z平面内的旋转角度识别，具体的方法为：

a、在显示器中上或中下部安置一个电磁发射天线7，向屏幕前发射经编码调制的无指向电磁波；

b、鼠标内部安置至少3只电磁波接收天线线圈，线圈开口方向在鼠标坐标系的x′-z′平面内，在180°范围内均匀分布；

c、各接收天线所接收的编码调制信号强度比率将随鼠标在显示器坐标系的x-z平面内的位置变化而产生规律性的变化，将此比率变化通过计算机程序，转换为鼠标在x-z平面内的β角度值：

d、β的识别范围为180°；

(3)鼠标俯仰角度识别

a、在一个不透光密闭空心球体上、下开两个透明窗口(101)、(102)，向正右方45°圆锥与球体相交线位置均匀分布三个透明窗口(103)、(104)、

(105)位于相交线的最上方，每个窗口安置两条光路，一路端口安装发光管

(106)，向球体内投射光线，另一路安装光敏元件(107)，接收球体内反射出来的光线；

B、不透光密闭空心球体内安置一颗偏心小球，两球之间保留一定间隙，中间充入缓冲液(108)；偏心小球比重设计需要与缓冲液的比重相同；

C、偏心小球重心在最下端时，以水平方向将小球分为相等的两半，上半球涂黑色，下半球涂白色，小球的圆心(109)，小球的重心(110)；

D、重力光电开关只用于识别鼠标的俯仰状态和45°前倾位置；球体在鼠标体内的位置为：透明窗口(101)点位于鼠标头部，透明窗口(102)点位于鼠标底部，透明窗口(103)、(104)、(105)位于鼠标正后部45°圆锥位置；

当鼠标体上仰时，球体上透明窗口(101)点的光敏元件位于内球的黑色区域，呈底电位；透明窗口(102)点的光敏元件位于内球的白色区域，呈高电位；

当鼠标体下俯时，透明窗口(101)点呈高电位，透明窗口(102)点呈底电位；透明窗口(101)、(102)两个点电位反转的位置正好在鼠标体通过水平面的位置，符合我们对鼠标俯仰状态识别的需要；

当鼠标体向前倾斜45°角的位置时，透明窗口(103)、(104)、(105)的光敏元件电位开始动作。鼠标体接近向前倾斜的水平状态时，透明窗口(103)、(104)、(105)点呈高电位；

鼠标体接近竖直或侧倾状态时，透明窗口(103)、(104)、(105)点的其中之一呈底电位。

所述的一种手持鼠标，其特征在于：所述的鼠标的位置定位装置用于位置识别——补偿，由鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度识别，及鼠标的俯仰角度识别三种装置所对应的鼠标指针移动角度补偿方法及流程步骤：

(1)程序在设备加电后，首先读取重力光电开关的(103)、(104)、(105)点电位，并判断鼠标体是否为侧倾或位于接近垂直方向的45°角以内的前倾状态，如果是，进入步骤2；如果不是，进入步骤5；

(2)提取垂直方向α值实时数据；

(3)读取重力光电开关的(101)、(102)点数据，判断鼠标体是否处于下俯状态，是进入步骤4，不是进入步骤11；

(4)补偿α值再加180°，然后再将鼠标指针移动坐标系旋转α°，结束；

(5)提取水平方向β值实时数据；

(6)判断β值实时数据的单步变化是否大于120°。如果是进入步骤7，如果不是进入步骤9；

(7)判断β值实时数据是否在±60°范围内。如果是进入步骤8，如果不是进入步骤9；

(8)将补偿β值固定在与前一步接近的+90°或-90°上，并且当β值实时数据回到±60°范围内，解除α值的固定状态；

(9)读取重力光电开关的(101)、(102)点数据，判断鼠标体是否处于下俯状态，不是进入步骤11；是进入步骤10；

(10)将鼠标指针的上、下移动方向反转，然后将鼠标指针移动坐标系旋转α°，结束；

(11)将鼠标指针移动坐标系旋转β°，结束。

所述的一种手持鼠标，其特征在于：还有鼠标按键防滑的方法：

(1)由触摸板传出的指针动作指令延迟0.1～0.3秒。同时，触摸板上0.2～1毫米的指针移动指令将被阻断；

(2)按下鼠标左键(2)或鼠标右键(3)时，由触摸板传出的指针动作指令再予延迟0.1～0.3秒，共延迟3～6秒。同时，触摸板上0.5～2毫米的指针移动指令将被阻断；

(3)放开鼠标左键(2)或鼠标右键(3)时，指针动作指令再延迟和指令阻断经过0.00～0.1秒后释放；

(4)按下鼠标拖拽辅助键(5)后，指针动作的指令再延迟和指针移动指令阻断功能即不再起作用；

(5)在指针进行惯性滑动的过程当中，由触摸板传出的指针动作指令将立即响应，没有任何延迟；

(6)根据上面提供的参数范围设置2～3个档位，供手部灵敏度不同的人选择使用；

6、按照权利要求5所述的一种手持鼠标，其特征在于：所示的鼠标按键防滑方法的流程步骤：

(1)程序在设备加电后，首先提取鼠标触摸板实时移动数据；

(2)判断触摸板在按下之后的移动距离是否大于0.2～1mm，是进入步骤3，不是进入步骤7；

(3)将鼠标触摸板实时移动数据延迟0.1～0.3秒；

(4)提取鼠标左键(2)或鼠标右键(3)的无延时实时状态数据，判断鼠标左键(2)或鼠标右键(3)两键是否按下，是进入步骤5，不是进入步骤9；

(5)再次将鼠标触摸板实时移动数据延迟0.1～0.3秒；

(6)判断触摸板在按下之后的累计移动距离是否大于0.5～2mm，是进入步骤9，不是进入步骤8；

(7)将触摸板在按下之后的累计移动距离转换为移动方向相同的一个步进位的移动距离；

(8)将转换后的鼠标移动数据存入延时线存储器；

(9)释放存入延时线存储器内的鼠标移动数据：

(10)将经过处理的鼠标移动数据传入电脑主机，结束。

所述的一种手持鼠标，其特征在于：还有鼠标仿真惯性滑动方法如下；

a)手指按住触摸板移动时，鼠标指针的移动方向和距离将跟随手指的移动距离和方向正常移动；

b)手指在触摸板上移动的同时迅速滑离触摸板，鼠标指针将依照手指离开触摸板时的移动方向及速度继续进行惯性滑动，之后为匀减速运动，最后停住。手指离开触摸板时的滑动速度与惯性滑动的初速度平稳衔接。并且手指离开触摸板时的滑动速度越高，鼠标指针惯性滑动的距离越远；

c)在鼠标指针进行惯性滑动的过程中，手指再次按住触摸板，指针立即停住，并受控于手指在触摸板的移动；

d)为使鼠标指针在惯性滑动过程中能看得清楚，显示屏上的指针应设计一条颜色鲜艳的拖尾。

所示的鼠标仿真惯性滑动方法的具体流程步骤：

(1)程序在设备加电后，首先提取鼠标触摸板实时移动数据，然后判断数据的有无，有进入步骤5，没有进入步骤2；

(2)鼠标触摸板实时移动数据延迟0.1～0.3秒，判断在触摸板停止发出数据时的前0.1～0.3秒，鼠标指针是否移动，是进入步骤3，不是进入步骤6；

(3)鼠标指针沿比较时的移动方向和移动速度继续进行匀减速移动，直至停止；

(4)在运行步骤3的过程中，如果没有触摸板实时数据出现，经匀减速处理后的鼠标移动数据将传入电脑主机；

(5)鼠标触摸板实时移动数据出现时，立即阻断步骤3，直接提取鼠标触摸板实时移动数据传入电脑主机，结束；

(6)提取鼠标触摸板实时移动数据传入电脑主机，结束。

本发明与背景技术相比较，手持鼠标可以彻底消除这种疲劳。鼠标使用时直接握在手中，手部姿势为最松弛的半握拳状态。这样将使我们在鼠标操作时，手腕、前臂、肩膀可以任意活动，随时做出最舒适的运动性的姿势。最具意义的是：在使用本鼠标时，手指可以随时伸出打击键。本鼠标除了主体设计之外，还使用了三项关键技术：

一、位置识别——补偿系统，此系统的作用是，无论鼠标的空间位置如何，操作鼠标的手指滑动方向始终与显示屏的指针移动方向一致。它可以提供给人们十分自然的操作方向感。

二、按键防滑设计方案，其作用为，在按动鼠标左键2与鼠标右键3时，可以确保鼠标指针静止不动，同时又不影响正常的鼠标拖拽功能。本鼠标在按动鼠标左键2与鼠标右键3时，拇指需配合食指、中指捏动，在我们不经意的按动鼠标左、右键时，经常会出现鼠标指针跟着产生轻微滑动的情况，这种滑动将影响我们操作鼠标的准确性，按键防滑设计方案将使我们随意按动鼠标左、右键时，鼠标仍能发出正确的指令。

三、仿真惯性滑动设计方案，此设计主要用于弥补鼠标触摸板横向滑动距离较短的缺陷。它在拇指推动鼠标触摸板时，可以像拨动一颗带惯性的球一样使屏幕上的指针产生惯性滑动。惯性滑动给人的手感更接近自然，它给人的感觉就像在一个桌面上推一只杯子，手感可以随使用时间的推移逐渐变得老道，比没有惯性滑动设计的鼠标操作效率高得多。

附图说明

图1手持鼠标前视图；

图2手持鼠标后视图；

图3手持鼠标左侧视图；

图4手持鼠标右侧视图；

图5显示器坐标系前视图；

图6显示器坐标系顶视图；

图7鼠标坐标系；

图8鼠标位置定位装置信号发射电路图；

图9鼠标位置定位装置接收电路图；

图10重力光电开关中轴剖面图；

图11偏心小球圆心及重心示意图；

图12鼠标指针移动角度补偿程序设计框图；

图13按键防滑程序框图；

图14仿真惯性滑动程序设计框图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式

一、鼠标结构

图1～4所示，手持鼠标。鼠标由外壳，内装电路板组成；外壳上有四个装键的表面，设有四个按键，一个触摸板，一个滚轮或摇杆。前面中部装鼠标触摸板1，用于移动鼠标指针，前面顶部装鼠标滚轮4或摇杆；后面中部装鼠标左键2与鼠标右键3；左侧面的尾部装鼠标中键6；右侧面的上部装鼠标拖拽辅助键5。

鼠标使用时，右手半握，鼠标体轻置于四指，摇杆在上。用拇指在触摸板上滑动操作鼠标，触摸板通过仿真惯性滑动设计，以弥补横向滑动距离短的缺陷。鼠标的操作使用位置识别——补偿系统，此系统可以使鼠标在空间随意转动时，操作鼠标的滑动方向始终与显示屏的鼠标指针移动方向一致。

鼠标的左、右按键分别由食指、中指操作，两键分别配备有按压力度调节装置，以使按键操作最为舒适。为了确保按键操作时的动作不失误。本鼠标设置有按键防滑设计方案。

鼠标的头部为用于操作窗口滚动条的滚轮或摇杆。

鼠标键5为拖拽辅助键，用于完成持续按住鼠标键拖拽的动作，用食指操作。直接按住此键为鼠标左键，其功能与键2相同；按住键3后按键5或按住键5后点一下键3，键5即转换为鼠标右键。

键6可以设置为鼠标第三键，或其它功能键，此键用小指操作，操作弹力应设置小一些。

二、位置识别——补偿方法

由于手持鼠标在空间的位置可以随意转动，我们设计了位置识别——补偿系统，以使操作鼠标的滑动方向始终与显示屏的指针移动方向一致。具体方案如下：

1.位置识别——补偿系统依鼠标相对于显示屏的位置，对鼠标指针在显示屏上的移动坐标进行角度补偿。

2.在以显示屏为基准的坐标系当中，图5所示，鼠标的顶部向上，且鼠标y′轴与显示屏坐标系的y轴平行时，为鼠标移动基准坐标系位置。此时鼠标触摸屏在上、下、左、右滑动时，显示屏指针的移动方向与触摸屏一致，其补偿角度＝0。

3.鼠标的y′轴与以显示屏坐标系的y-z平面之间出现α°夹角时(α的范围为±180°)，显示屏指针的移动方向将在基准位置的基础上补偿α°图5所示。并且当鼠标y′轴与显示屏坐标系的z轴比较接近时；鼠标头部比尾部高，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向一致；鼠标头部比尾部低，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向相反，但左、右滑动与显示屏指针的左、右移动方向相同。当鼠标y′轴与显示屏坐标系的x轴比较接近时；鼠标头部比尾部高，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向一致；鼠标头部比尾部低，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向相反，同时左、右滑动与显示屏指针的左、右移动方向也相反。

经此处理的结果是：操作鼠标触摸屏向上移动时，显示屏指针的移动方向与鼠标头部所指的方向相同。

4.在以鼠标为基准的坐标系当中，图7所示，以z′轴和x′为轴心的旋转角度将被补偿，以y′轴为轴心的旋转将被忽略。

5.在指针进行惯性滑动的过程当中，位置识别——补偿系统将对鼠标指针的滑动方向进行实时调整。

6.补偿的角度将根据鼠标的三维位置和人操作的舒适感进行适当调整。

7.鼠标位置识别可以使用电磁波位置识别装置和重力位置识别装置完成。定位数据通过DSP，转换为鼠标y′轴与以显示屏坐标系的y-z平面之间夹角α的值，然后将此角度值加到鼠标移动基准坐标系。鼠标y′轴向左旋转，α的值为负数，基准坐标系逆时针补偿；鼠标y′轴向右旋转，α的值为正数，基准坐标系顺时针补偿。

角度补偿处理通过程序软件完成，程序设计框图，图12所示。所述的鼠标的位置定位装置用于位置识别——补偿，由鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度识别，及鼠标的俯仰角度识别三种装置所对应的鼠标指针移动角度补偿方法及流程步骤：

1.程序在设备加电后，首先读取重力光电开关的103、104、105点电位，并判断鼠标体是否为侧倾或位于接近垂直方向的45°角以内的前倾状态，如果是，进入步骤2；如果不是，进入步骤5；

2.提取垂直方向α值实时数据；

3.读取重力光电开关的101、102点数据，判断鼠标体是否处于下俯状态，是进入步骤4，不是进入步骤11；

4.补偿α值再加180°，然后再将鼠标指针移动坐标系旋转α°，结束。

5.提取水平方向α值实时数据；

6.判断α值实时数据的单步变化是否大于120°。如果是进入步骤7，如果不是进入步骤9；

7.判断α值实时数据是否在±60°范围内。如果是进入步骤8，如果不是进入步骤9；

8.将补偿α值固定在与前一步接近的+90°或-90°上，并且当α值实时数据回到±60°范围内，解除α值的固定状态；

9.读取重力光电开关的101、102点数据，判断鼠标体是否处于下俯状态，不是进入步骤11；是进入步骤10；

10.将鼠标指针的上、下移动方向反转，然后将鼠标指针移动坐标系旋转α°，结束；

11.将鼠标指针移动坐标系旋转α°，结束。

三、鼠标位置定位装置

本鼠标的位置定位装置用于位置识别——补偿系统，由鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度识别，及鼠标的俯仰角度识别三种装置构成；其技术方案如下。

1.鼠标垂直旋转角度识别装置

垂直旋转角度识别使用电磁位置定位装置，其工作原理是：于显示器位置向显示器前方发射一水平极化的射频无线电波，则接收区的天线接收信号强度将随接收天线极化的方向而变化。这样，在鼠标内部均匀分布多只不同角度的极化接收天线，这些天线的信号接收强度比将是一个常数。随着鼠标体的相对方向的变化，我们即可以通过分析这些角度不同的天线的信号接收强度，来判断鼠标体在无线电波内的方位角度。

垂直旋转角度识别设计方案用于鼠标y′轴在x-y平面内的旋转角度识别，具体设计方案为：

a)在显示器中上或中下部安置一极化发射天线T，图5所示，向屏幕前发射经编码调制的水平极化电磁波。

b)鼠标内部安置3～12只极化接收天线，接收天线极化方向在鼠标坐标系的x′-y′平面内，在180°范围内均匀分布，即：3只天线时，各天线的夹角为60°；4只天线时，各天线的夹角为45°；6只天线时，各天线的夹角为30°。天线配备数量越多，角度识别精度越高。

c)装置工作时，各接收天线所接收的编码调制信号强度比率将随鼠标在显示器坐标系的x-y平面内的位置变化而产生规律性的变化，将此比率变化通过软件程序，转换为鼠标在x-y平面内的α角度值。α的识别范围为180°。

2.鼠标水平角度识别装置

水平角度识别也使用电磁位置定位装置，其工作原理是：于显示器位置向显示器前方发射一无指向的射频无线电波，则接收区的天线线圈接收信号强度将随线圈的开口方向而变化。这样，在鼠标内部均匀分布多只开口方向不同的天线线圈，这些天线的信号接收强度比将是一个常数。随着鼠标体的相对方向的变化，我们即可以通过分析这些开口方向不同的天线的信号接收强度，来判断鼠标体在无线电波内的方位角度。

水平旋转角度识别设计方案用于鼠标y′轴在x-z平面内的旋转角度识别，具体设计方案为：

a)在显示器中上或中下部安置一电磁发射天线T，图6所示，，向屏幕前发射经编码调制的无指向电磁波。

b)鼠标内部安置3～12只电磁波接收天线线圈，线圈开口方向在鼠标坐标系的x′-z′平面内，在180°范围内均匀分布，即：3只天线时，各线圈开口方向的夹角为60°；4只天线时，各线圈开口方向的夹角为45°；6只天线时，各线圈开口方向的夹角为30°。天线配备数量越多，角度识别精度越高。

c)装置工作时，各接收天线所接收的编码调制信号强度比率将随鼠标在显示器坐标系的x-z平面内的位置变化而产生规律性的变化，将此比率变化通过软件程序，转换为鼠标在x-z平面内的β角度值。β的识别范围为180°。

3.鼠标俯仰角度识别装置

本鼠标的俯仰角度识别使用重力光电开关，开关结构原理简述如下：

a)参见图10，在一个不透光密闭空心球体上、下开两个透明窗口(101、102、)，向正右方45°圆锥与球体相交线位置均匀分布三个透明窗口(103、104、105)。103位于相交线的最上方，每个窗口安置两条光路，一路端口安装发光管(106)，向球体内投射光线，另一路安装光敏元件(107)，接收球体内反射出来的光线。

b)不透光密闭空心球体内安置一颗偏心小球，两球之间间隙为0.5～3mm，中间充入缓冲液(108)。偏心小球比重设计需要与缓冲液的比重相同。

c)偏心小球重心在最下端时，以水平方向将小球分为相等的两半，上半球涂黑色，下半球涂白色，图11所示，图中的(109)为小球的圆心，(110)为小球的重心。

d)重力光电开关只用于识别鼠标的俯仰状态和45°前倾位置。球体在鼠标体内的位置为：101点位于鼠标头部，102点位于鼠标底部，103、104、105点位于鼠标正后部45°圆锥位置。当鼠标体上仰时，球体101点的光敏元件位于内球的黑色区域，呈底电位；102点的光敏元件位于内球的白色区域，呈高电位。当鼠标体下俯时，101点呈高电位，102点呈底电位。101、102两点电位反转的位置正好在鼠标体通过水平面的位置，符合我们对鼠标俯仰状态识别的需要。当鼠标体向前倾斜45°角的位置时，102点的光敏元件电位开始动作。鼠标体接近向前倾斜的水平状态时，103、104、105点呈高电位。鼠标体接近竖直或侧倾状态时，103、104、105点的其中之一呈底电位。

以上鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度识别，及鼠标的俯仰角度识别三种识别装置共同组成鼠标的角度定位装置，以完成对鼠标位置的角度识别。

鼠标定位装置的无线发射器有ID编码器、编码调制器和极化天线射频调制器或线圈天线射频调制器等，图8所示。为本技术领域普通技术人员所熟悉现有技术，详细不再说明。

图9所示，鼠标定位装置的接收电路原理，极化发射天线将接收的鼠标垂直方向α角的补偿信号，经A/D模数转换器转换成数字信号，至ID码识别器编码识别，再经比率计算并与比率/角度值关系数据库的数据比较，把比较结果的垂直方向的角度值输出给计算机，并由计算机进行补偿处理。

同样，线圈发射天线将接收的鼠标水平方向β角的补偿信号，经A/D模数转换器转换成数字信号，至ID码识别器编码识别，再经比率计算并与比率/角度值关系数据库的数据比较，把比较结果的垂直方向的角度值输出给计算机，并由计算机进行补偿处理。

鼠标中重力光电开关的信号101、102、103、104、105，经缓冲处理器，输出给计算机俯仰状态数据及45°前倾状态数据，并由计算机进行再处理。

四、按键防滑方法

鼠标在按动2、3键时，拇指需配合食指、中指捏动。按键防滑方法可以使指针在按动2、3键时保持不动，同时又不影响正常的鼠标拖拽功能。具体技术方案如下：

1.由触摸板传出的指针动作指令延迟0.1～0.3秒。同时，触摸板上0.2～1毫米的指针移动指令将被阻断。

2.按下2、3键时，由触摸板传出的指针动作指令再予延迟0.1～0.3秒，共延迟3～6秒。同时，触摸板上0.5～2毫米的指针移动指令将被阻断。

3.松开2、3键时，指针动作指令再延迟和指令阻断经过0.00～0.1秒后释放。

4.按下5键后，指针动作的指令再延迟和指针移动指令阻断功能即不再起作用。

5.在指针进行惯性滑动的过程当中，由触摸板传出的指针动作指令将立即响应，没有任何延迟。

6.可以根据上面提供的参数范围设置2～3个档位，供手部灵敏度不同的人选择使用。

7.按键防滑设计方案由程序软件完成，程序设计框图为图13所示。

五、仿真惯性滑动

仿真惯性滑动可以弥补鼠标触摸板横向滑动距离较短的缺陷。它在拇指推动鼠标触摸板时，可以像拨动一颗带惯性的球一样使屏幕上的指针产生惯性滑动。具体技术方案如下：

1.手指按住触摸板移动时，鼠标指针的移动方向和距离将跟随手指的移动距离和方向正常移动。

2.手指在触摸板上移动的同时迅速滑离触摸板，鼠标指针将依照手指离开触摸板时的移动方向及速度继续进行惯性滑动，之后为匀减速运动，最后停住。手指离开触摸板时的滑动速度与惯性滑动的初速度平稳衔接。并且手指离开触摸板时的滑动速度越高，鼠标指针惯性滑动的距离越远。

3.在鼠标指针进行惯性滑动的过程中，手指再次按住触摸板，指针立即停住，并受控于手指在触摸板的移动。

4.为使鼠标指针在惯性滑动过程中能看得清楚，显示屏上的指针应设计一条颜色鲜艳的拖尾。

仿真惯性滑动设计方案通过程序软件完成，程序设计框图，图14所示。鼠标仿真惯性滑动方法流程步骤：

1.程序在设备加电后，首先提取鼠标触摸板实时移动数据，然后判断数据的有无，有进入步骤5，没有进入步骤2

2.将鼠标触摸板实时移动数据延迟0.1～0.3秒，判断在触摸板停止发出数据时的前0.1～0.3秒，鼠标指针是否移动，是进入步骤3，不是进入步骤6

3.鼠标指针沿比较时的移动方向和移动速度继续进行匀减速移动，直至停止。

4.在运行步骤3的过程中，如果没有触摸板实时数据出现，经匀减速处理后的鼠标移动数据将传入电脑主机。

5.鼠标触摸板实时移动数据出现时，立即阻断步骤3，直接提取鼠标触摸板实时移动数据传入电脑主机，结束。

Claims (8)

1、一种手持鼠标，包括鼠标外壳，内装电路板，外壳设有左右键、与滚轮；其特征在于：它还包括由在显示器中上或中下部安装一个极化发射天线(7)，在鼠标内部安装接收天线，及鼠标的俯仰角度识别使用重力光电开关组成的鼠标位置定位装置；所述的外壳上设有装键的表面，外壳上设有四个按键，一个触摸板，一个滚轮或摇杆；前面中部装鼠标触摸板(1)，用于移动鼠标指针，前面顶部装鼠标滚轮(4)或摇杆；后面中部装鼠标左键(2)与鼠标右键(3)；左侧面的尾部装鼠标中键(6)；右侧面的上部装鼠标拖拽辅助键(5)。

2、按照权利要求1所述的一种手持鼠标，其特征在于：还有鼠标位置识别——补偿方法，以使操作鼠标的滑动方向始终与显示屏的指针移动方向一致；具体方法如下：

(1)位置识别装置依鼠标相对于显示屏的位置，对鼠标指针在显示屏上的移动坐标进行角度补偿；

(2)在以显示屏为基准的坐标系当中，鼠标的顶部向上，且鼠标y′轴与显示屏坐标系的y轴平行时，为鼠标移动基准坐标系位置；此时鼠标触摸屏在上、下、左、右滑动时，显示屏指针的移动方向与触摸屏一致，其补偿角度＝0；

(3)鼠标的y′轴与以显示屏坐标系的y-z平面之间出现α°夹角时α值的范围为±90°，显示屏指针的移动方向将在基准位置的基础上补偿α°；并且当鼠标y′轴与显示屏坐标系的z轴比较接近时，鼠标头部比尾部高，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向一致，鼠标头部比尾部低，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向相反，但左、右滑动与显示屏指针的左、右移动方向相同；当鼠标y′轴与显示屏坐标系的x轴比较接近时，鼠标头部比尾部高，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向一致，鼠标头部比尾部低，鼠标触摸屏的上、下滑动与显示屏指针的上、下移动方向相反，同时左、右滑动与显示屏指针的左、右移动方向也相反；经补偿处理的结果是：操作鼠标触摸屏向上移动时，显示屏指针的移动方向与鼠标头部所指的方向相同；

(4)在以鼠标为基准的坐标系当中，以z′轴和x′为轴心的旋转角度将被补偿，以y′轴为轴心的旋转将被忽略；

(5)在指针进行惯性滑动的过程当中，位置识别装置将对鼠标指针的滑动方向进行实时调整；

(6)补偿的角度将根据鼠标的三维位置和人操作的舒适感进行适当调整。

3、按照权利要求1所述的一种手持鼠标，其特征在于：所述的鼠标的位置定位装置用于位置识别——补偿，由鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度识别，及鼠标的俯仰角度识别三种装置构成；

鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度识别使用射频天线(7)，及鼠标内部的接收天线；在显示器位置向显示器前方发射射频无线电波，则接收区的天线接收信号强度将随接收天线的方向而变化，鼠标内部均匀分布多只不同角度的接收天线，这些天线的信号接收强度比将是一个常数；随着鼠标体的相对方向的变化，通过分析角度不同的天线的信号接收强度，来判断鼠标体在无线电波内的方位角度；即可判断鼠标体垂直旋转角度或水平角度；

(1)旋转角度识别，即为用于鼠标y′轴在x-y平面内的旋转角度识别；具体的方法为：

a、在显示器中上或中下部安置一极化发射天线7，向屏幕前发射经编码调制的水平极化电磁波；

b、鼠标内部安置至少3只极化接收天线，接收天线极化方向在鼠标坐标系的x′-y′平面内，在180°范围内均匀分布；

c、各接收天线所接收的编码调制信号强度比率将随鼠标在显示器坐标系的x-y平面内的位置变化而产生规律性的变化，将此比率变化通过计算机程序，转换为鼠标在x-y平面内的α角度值；

d、α的识别范围为180°；

(2)鼠标水平旋转角度识别，即为用于鼠标y′轴在x-z平面内的旋转角度识别，具体的方法为：

a、在显示器中上或中下部安置一个电磁发射天线7，向屏幕前发射经编码调制的无指向电磁波；

b、鼠标内部安置至少3只电磁波接收天线线圈，线圈开口方向在鼠标坐标系的x′-z′平面内，在180°范围内均匀分布；

c、各接收天线所接收的编码调制信号强度比率将随鼠标在显示器坐标系的x-z平面内的位置变化而产生规律性的变化，将此比率变化通过计算机程序，转换为鼠标在x-z平面内的β角度值；

d、β的识别范围为180°；

(3)鼠标俯仰角度识别

a、在一个不透光密闭空心球体上、下开两个透明窗口(101)、(102)，向正右方45°圆锥与球体相交线位置均匀分布三个透明窗口(103)、(104)、(105)，其中(103)位于相交线的最上方，每个窗口安置两条光路，一路端口安装发光管(106)，向球体内投射光线，另一路安装光敏元件(107)，接收球体内反射出来的光线；

B、不透光密闭空心球体内安置一颗偏心小球，两球之间保留一定间隙，中间充入缓冲液(108)；偏心小球比重设计需要与缓冲液的比重相同；

C、偏心小球重心在最下端时，以水平方向将小球分为相等的两半，上半球涂黑色，下半球涂白色，小球的圆心(109)，小球的重心(110)；

d、重力光电开关只用于识别鼠标的俯仰状态和45°前倾位置；球体在鼠标体内的位置为：透明窗口(101)点位于鼠标头部，透明窗口(102)点位于鼠标底部，透明窗口(103)、(104)、(105)位于鼠标正后部45°圆锥位置；

当鼠标体上仰时，球体上透明窗口(101)点的光敏元件位于内球的黑色区域，呈底电位；透明窗口(102)点的光敏元件位于内球的白色区域，呈高电位；

当鼠标体下俯时，透明窗口(101)点呈高电位，透明窗口(102)点呈底电位；透明窗口(101)、(102)两个点电位反转的位置正好在鼠标体通过水平面的位置，符合我们对鼠标俯仰状态识别的需要；

当鼠标体向前倾斜45°角的位置时，透明窗口(103)、(104)、(105)的光敏元件电位开始动作。鼠标体接近向前倾斜的水平状态时，透明窗口(103)、(104)、(105)点呈高电位；

鼠标体接近竖直或侧倾状态时，透明窗口(103)、(104)、(105)点的其中之一呈底电位。

4、按照权利要求3所述的一种手持鼠标，其特征在于：所述的鼠标的位置定位装置用于位置识别——补偿，由鼠标垂直旋转角度识别与鼠标水平角度识别，及鼠标的俯仰角度识别三种装置所对应的鼠标指针移动角度补偿方法及流程步骤：

(1)程序在设备加电后，首先读取重力光电开关的(103)、(104)、(105)点电位，并判断鼠标体是否为侧倾或位于接近垂直方向的45°角以内的前倾状态，如果是，进入步骤2；如果不是，进入步骤5；

(2)提取垂直方向α值实时数据；

(3)读取重力光电开关的(101)、(102)点数据，判断鼠标体是否处于下俯状态，是进入步骤4，不是进入步骤11；

(4)补偿α值再加180°，然后再将鼠标指针移动坐标系旋转α°，结束；

(5)提取水平方向β值实时数据；

(6)判断β值实时数据的单步变化是否大于120°。如果是进入步骤7，如果不是进入步骤9；

(7)判断β值实时数据是否在±60°范围内。如果是进入步骤8，如果不是进入步骤9；

(8)将补偿β值固定在与前一步接近的+90°或-90°上，并且当β值实时数据回到±60°范围内，解除α值的固定状态；

(9)读取重力光电开关的(101)、(102)点数据，判断鼠标体是否处于下俯状态，不是进入步骤11；是进入步骤10；

(10)将鼠标指针的上、下移动方向反转，然后将鼠标指针移动坐标系旋转α°，结束；

(11)将鼠标指针移动坐标系旋转β°，结束。

5、按照权利要求1所述的一种手持鼠标，其特征在于：还有鼠标按键防滑的方法：

(1)由触摸板传出的指针动作指令延迟0.1～0.3秒。同时，触摸板上0.2～1毫米的指针移动指令将被阻断；

(2)按下鼠标左键(2)或鼠标右键(3)时，由触摸板传出的指针动作指令再予延迟0.1～0.3秒，共延迟3～6秒。同时，触摸板上0.5～2毫米的指针移动指令将被阻断；

(3)放开鼠标左键(2)或鼠标右键(3)时，指针动作指令再延迟和指令阻断经过0.00～0.1秒后释放；

(4)按下鼠标拖拽辅助键(5)后，指针动作的指令再延迟和指针移动指令阻断功能即不再起作用；

(5)在指针进行惯性滑动的过程当中，由触摸板传出的指针动作指令将立即响应，没有任何延迟；

(6)根据上面提供的参数范围设置2～3个档位，供手部灵敏度不同的人选择使用；

6、按照权利要求5所述的一种手持鼠标，其特征在于：所示的鼠标按键防滑方法的流程步骤：

(1)程序在设备加电后，首先提取鼠标触摸板实时移动数据；

(2)判断触摸板在按下之后的移动距离是否大于0.2～1mm，是进入步骤3，不是进入步骤7；

(3)将鼠标触摸板实时移动数据延迟0.1～0.3秒；

(4)提取鼠标左键(2)或鼠标右键(3)的无延时实时状态数据，判断鼠标左键(2)或鼠标右键(3)两键是否按下，是进入步骤5，不是进入步骤9；

(5)再次将鼠标触摸板实时移动数据延迟0.1～0.3秒；

(6)判断触摸板在按下之后的累计移动距离是否大于0.5～2mm，是进入步骤9，不是进入步骤8；

(7)将触摸板在按下之后的累计移动距离转换为移动方向相同的一个步进位的移动距离；

(8)将转换后的鼠标移动数据存入延时线存储器；

(9)释放存入延时线存储器内的鼠标移动数据；

(10)将经过处理的鼠标移动数据传入电脑主机，结束。

7、按照权利要求1所述的一种手持鼠标，其特征在于：还有鼠标仿真惯性滑动方法如下：

(1)手指按住触摸板移动时，鼠标指针的移动方向和距离将跟随手指的移动距离和方向正常移动；

(2)手指在触摸板上移动的同时迅速滑离触摸板，鼠标指针将依照手指离开触摸板时的移动方向及速度继续进行惯性滑动，之后为匀减速运动，最后停住。手指离开触摸板时的滑动速度与惯性滑动的初速度平稳衔接。并且手指离开触摸板时的滑动速度越高，鼠标指针惯性滑动的距离越远；

(3)在鼠标指针进行惯性滑动的过程中，手指再次按住触摸板，指针立即停住，并受控于手指在触摸板的移动；

(4)为使鼠标指针在惯性滑动过程中能看得清楚，显示屏上的指针应设计一条颜色鲜艳的拖尾。

8、照权利要求7所述的一种手持鼠标，其特征在于：所示的鼠标仿真惯性滑动方法的具体流程步骤：

(1)程序在设备加电后，首先提取鼠标触摸板实时移动数据，然后判断数据的有无，有进入步骤5，没有进入步骤2；

(2)鼠标触摸板实时移动数据延迟0.1～0.3秒，判断在触摸板停止发出数据时的前0.1～0.3秒，鼠标指针是否移动，是进入步骤3，不是进入步骤6；

(3)鼠标指针沿比较时的移动方向和移动速度继续进行匀减速移动，直至停止；

(4)在运行步骤3的过程中，如果没有触摸板实时数据出现，经匀减速处理后的鼠标移动数据将传入电脑主机；

(5)鼠标触摸板实时移动数据出现时，立即阻断步骤3，直接提取鼠标触摸板实时移动数据传入电脑主机，结束；

(6)提取鼠标触摸板实时移动数据传入电脑主机，结束。

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