TWI459242B - 慣性滑鼠與應用於其上之校正方法 - Google Patents

Description

慣性滑鼠與應用於其上之校正方法

本發明係為一種慣性滑鼠與應用於其上之校正方法，尤指一種能針對所置放之平面呈現為傾斜且於操作過程中產生出旋轉之離心力作用時，能進行其相關運算之校正的慣性滑鼠與應用方法。

滑鼠裝置或游標指向控制裝置係為使用者對電腦系統進行操作的一種控制裝置或使用者操作介面；而習用的滑鼠裝置依運作原理之不同大致可包含兩種，其一是滾球滑鼠，另一種則是光學滑鼠，其中滾球滑鼠是利用換算一滾球在所置放的桌面或平面上之移動方向和路徑之情形，來控制電腦系統中所顯示之游標的指向位置，而光學滑鼠則是利用所產生之光線在桌面或平面上所造成的反射情況來進行其控制。然而，因應不同之操作環境或是就使用者在操作上的方便性和所產生之控制效果而言，上述滑鼠裝置皆存在有不同的缺點或問題。

隨著微機電系統與半導體技術的快速發展，一種利用了可感測出運動或操作過程的加速度計所完成的一慣性滑鼠便發展了出來。此類慣性滑鼠的內部設置有一微處理器 和至少兩個軸向的加速度計，此二運動或操作狀態感測單元之軸向為互相垂直，並且設計此兩軸所構成之平面能對應於滑鼠所要置放的桌面或平面。就目前技術來說，此種可作運動或操作狀態感測的加速度計的體積很小，因此可直接設置在所屬滑鼠內部之電路板上；另外，所使用的此二感測單元之感測自由度可為一個具有雙軸感測自由度之單元，或是兩個具有單軸感測自由度之單元所組成。而在運作上，兩個軸向的加速度計能將所感受到運動狀態之加速度產生對應的信號值，而微處理器則能將其值進行位移運算，並將結果傳至電腦系統中以反應出對應游標的指向位置。

由於此類的慣性滑鼠係根據感測其整體裝置在一水平平面上的直線運動情況，來得知使用者操作時的移動方向或位移大小，然而，使用者於一般操作情況下係經常會以手肘或手腕為軸心來移動或轉動滑鼠，因此實際上加速度計所感測到的運動情況便非為直線運動而存在有一向外之離心力的旋轉運動情形，但微處理器仍是以所設計之直線加速度運算方式來對所產生之離心力進行位移運算，使得最後所反應出之游標指向位置會和使用者在操作上的預期結果有所不一，尤其是在快速或長距離之運動時，所產生的誤差便會愈加明顯。

再者，由於兩軸向的加速度計所構成的軸面係設計平行於滑鼠之底面或直接設置於其電路板上，使得當滑鼠完成置放時，軸面便能平行於對應之桌面或平面，然而，當 所置放的桌面或平面相對來說呈現出傾斜時，也就是桌面或平面之法線方向不和重力方向平行時，則在斜面上就存在有重力的斜面分量，例如當桌面相對於水平面於某一軸上呈現θ角度之傾斜時，則在該桌面上便存在有g‧sinθ大小之加速度，此處的g為重力加速度。然而，慣性滑鼠中的微處理器係根據各軸所感測到操作移動上的運動加速度來進行運算，但傾斜的桌面或平面所存在的重力加速度之斜面分量便會對運算結果造成影響，從而使得所反應出之游標指向位置便會造成誤差。

本發明之目的在於提供一種慣性滑鼠與應用於其上之校正方法，使得使用者在操作此一慣性滑鼠時除了能針對所置放之平面具有傾斜狀況時加以校正其位移信號外，還能根據使用者的旋轉操作過程所產生的離心力作用加以校正，從而能夠得到正確之慣性滑鼠的位移情形。

本發明係為一種慣性滑鼠之校正方法，應用於一慣性滑鼠上，該慣性滑鼠包含有一第一加速度計和一第二加速度計，而該方法包含下列步驟：於該慣性滑鼠處於一靜止狀態時，分別記錄該第一加速度計所輸出的一第一輸出值和該第二加速度計所輸出的一第二輸出值；根據該第一輸出值進行一第一運算，而得到該第一加速度計和重力方向之間的一第一角度；根據該第二輸出值進行一第二運算， 而得到該第二加速度計和重力方向之間的一第二角度；以及根據該第一角度和該第二角度對該慣性滑鼠處於一移動狀態時所輸出的一位移信號進行校正。

本發明另一方面係為一種慣性滑鼠，包含有：一主體；一第一加速度計，設置於該主體中，用以於一靜止狀態時輸出一第一輸出值；一第二加速度計，設置於該主體中，用以於該靜止狀態時輸出一第二輸出值；以及一微處理器，信號連接於該第一加速度計和該第二加速度計，用以接收該第一輸出值和該第二輸出值，並分別進行一第一運算和一第二運算，而得到該第一加速度計和重力方向之間的一第一角度，以及該第二加速度計和重力方向之間的一第二角度，並根據該第一角度和該第二角度於一移動狀態時校正所輸出的一位移信號。

根據上述構想，其中該慣性滑鼠包含有一陀螺儀，而該慣性滑鼠處於該移動狀態時對所輸出的該位移信號進行校正包含下列步驟：於該慣性滑鼠處於該移動狀態時，分別記錄該第一加速度計所輸出的一第三輸出值、該第二加速度計所輸出的一第四輸出值和該陀螺儀所輸出的一第五輸出值；根據該第三輸出值和該第一角度進行一第三運算，而得到一第一加速度值；根據該第四輸出值和該第二角度進行一第四運算，而得到一第二加速度值；以及根據該第五輸出值進行一第五運算，而得到一第一角速度值。

請參閱第一圖(a)，係為本發明之一慣性滑鼠10的外觀示意圖；該慣性滑鼠10主要包含有一主體100，且在該主體100上具有一操作介面102。而在一般的滑鼠裝置或游標指向控制裝置之技術中，操作介面可包括了左方鍵以及滾輸等單元，而在此圖中係僅以兩操作按鍵之左右鍵來代表該慣性滑鼠10的操作介面102。本發明之該慣性滑鼠10係以無線信號傳輸方式作較佳實施方式之說明。該慣性滑鼠10能應用於一平面20上，而能根據置放於其平面20上的靜止或操作移動狀態來產生出對應的控制信號或位移信號，並能將信號經由無線信號傳輸介面傳輸至一電腦系統上來完成其作業系統中的顯示游標之控制。同時，該慣性滑鼠10係以其內部所設置的不同軸向之加速度計或陀螺儀來感測其操作或移動狀態。

如圖所示，我們定義該慣性滑鼠10之主體100上的兩軸線為X軸和Y軸，分別朝向該主體100之側面方向與前端方向，此二軸係互相垂直；而該主體100之另一軸線則定義為Z軸，垂直於該主體100之正上方並與X軸和Y軸此二軸互相垂直。在本發明之較佳實施方式中，X軸和Y軸所構成的平面係平行於該主體100之一底面104，且該底面104係用以置放在所應用的平面20上，使得XY面能平行於所置放之平面20。

請同時參閱第一圖(b)，係為該慣性滑鼠10之功能方塊示意圖；該慣性滑鼠10包含有一第一加速度計11、一 第二加速度計12、一陀螺儀13、一微處理器14和一傳輸介面15；兩加速度計11、12和該陀螺儀13可在該主體100之特定軸上感測出該軸的運動情況，並能對應地輸出一信號輸出值後，由相互信號連接的該微處理器14所接收。在較佳實施方式中所採用的加速度計或陀螺儀所產生的輸出值，例如以電壓形式作表示的電壓輸出值，係為類比式的輸出信號，而該微處理器14之設計係能針對數位式的信號進行處理，因此在該慣性滑鼠10中還包含有對應數目之多個類比數位信號轉換器111、121、131，用以將各輸出信號進行信號轉換後，提供該微處理器14作進一步的處理。

此外，上述的操作介面102則亦信號連接至該微處理器14，以接收和處理其按動的操作功能。在較佳的實施方式中，該慣性滑鼠10係應用於一電腦系統(未顯示於圖式)上，而該傳輸介面15便信號連接於該微處理器14和該電腦系統之間；在此功能方塊示意圖中，該傳輸介面15係以無線信號方式和電腦系統完成信號連接，而該微處理器14便藉由該傳輸介面15將相關的位移信號或輸出結果傳輸至電腦系統中。

承上所述，本發明之較佳實施方式係將該第一加速度計11對應到主體100之X軸，將該第二加速度計12對應到主體100之Y軸，而該陀螺儀13則對應到主體100之Z軸。在該慣性滑鼠10之主體100中還設置有一電路板101，而上述的相關單元便設置在該電路板101上，並且在較佳之實施方式中，對應X、Y兩軸而呈現互相垂直的該 第一加速度計11和該第二加速度計12，係設置其構成面亦平行於該電路板101，而該電路板101則平行於該主體100之底面104，使得當該主體100於所要置放之平面20上完成置放後，兩加速度計11、12之構成面(也就是XY面)便和置放之平面20相互平行。

而在本發明之慣性滑鼠10之校正方法的第一實施例，係針對該慣性滑鼠10所置放之該平面20相對於水平面呈現有傾斜而不水平之狀態，來進行所輸出的相關位移信號之校正。請參閱第二圖，係為該平面20呈現傾斜現象之示意圖；如先前技術所述，置放面之法線方向不和重力方向平行時，其斜面上就存在有重力的斜面分量，從而會影響各軸上之加速度計的感測情形。而在此實施例中如第二圖所示，該平面20在X軸方向相對於水平面傾斜了一角度θ_x ，使得上述之第一加速度計11(即X軸方向)便和重力方向具有該角度θ_x 之餘角(即90-θ_x 度)的夾角；此第二圖係為二維平面之示意圖，也就是該平面20類似的在Y軸方向相對於水平面亦傾斜了一角度θ_y ，使得上述之第二加速度計12(即Y軸方向)便和重力方向具有該角度θ_y 之餘角(即90-θ_y 度)的夾角，進而讓該平面20上具有g‧sinθ_x 以及g‧sinθ_y 大小之加速度值(此處的g為重力加速度)。

由於根據慣性滑鼠10中之微處理器14對各軸所感測到的移動情況所作的處理與運算，若當所置放的平面為水平而不傾斜時(即上述之θ_x 和θ_y 皆為0)，在X軸和Y軸上移動而分別由第一加速度計11和第二加速度計12所感測 與進一步運算所產生的第一、第二加速度值a_x 、a_y 之數學式可表示為：a_x =(V_x -V_Ox )/V_Sx 　　　(式1)

a_y =(V_y -V_Oy )/V_Sy 　　　(式2)

其中，V_x 為第一加速度計11所輸出的電壓輸出值，V_Ox 為在X軸上輸出的第一電壓中點值(offset或bias)，V_Sx 為在X軸上輸出的第一電壓靈敏度(Sensitivity)或可為對該第一加速度值a_x 之單位轉換係數。同理，V_y 為第二加速度計12所輸出的電壓輸出值，V_Oy 為在Y軸上輸出的第二電壓中點值(offset或bias)，V_Sy 為在Y軸上輸出的第二電壓靈敏度(Sensitivity)或可為對該第二加速度值a_y 之單位轉換係數。因此，式1與式2的運算內容在於將各加速度計的輸出值(此例係為電壓之輸出值)減去各電壓中點值後再除以各電壓靈敏度，而得到在各軸上的加速度值；且由於電壓和加速度的物理單位不同，所以所除的該電壓靈敏度即為此運算過程中的單位轉換。

而當考慮該平面20有傾斜情況時(即θ_x 或θ_y 不為0)，在此實施例中便是將上述之式1與式2分別修改為：a_x =(V_x -V_Ox )/V_Sx -g‧sinθ_x 　　　(式3)

a_y =(V_y -V_Oy )/V_Sy -g‧sinθ_y 　　　(式4)

其特徵在於式3與式4的運算內容係將式1與式2的運算結果再減去重力加速度和傾斜角度之正弦值的乘積，也就是說由該第一加速度計11所輸出並進一步運算產生的該第一加速度值a_x ，要再扣除重力加速度在X軸方向上 的分量後，才是真正運動情形的加速度值。同理，在Y軸上以及該第二加速度計12的輸出值與該第二加速度值a_y 之運算則也有相同的情況。

此實施例之一特徵在於，當第一、第二加速度值a_x 、a_y 皆為0時，也就是根據該慣性滑鼠10在該平面20上的運動情形呈現為靜止不動或為等速直線運動狀態時，可進而將上述之式3與式4分別改寫為：θ_x =sin^-1 ((V_x -V_Ox )/(g‧V_Sx ))　　　(式5)

θ_y =sin^-1 ((V_y -V_Oy )/(g‧V_Sy ))　　　(式6)

即各傾斜角度之求得，便是將各加速度計的輸出值減去各電壓中點值後作單位轉換，再除以重力加速度後取其反正弦之值。由於第一、第二電壓中點值V_Ox 、V_Oy ，和第一、第二電壓靈敏度V_Sx 、V_Sy 以及重力加速度g皆為已知，且就實際的物體運動狀況與條件來說，使用者不太可能讓該慣性滑鼠10長時間處於等速直線運動狀態，因此在此實施例中，當該慣性滑鼠10處於一靜止狀態時(其中的第一、第二加速度值a_x 、a_y 皆為0)，即該慣性滑鼠10在該平面20上是呈現出靜止不動的，微處理器14便可分別記錄此時的該第一加速度計11所輸出的輸出值V_x 和該第二加速度計12所輸出的輸出值V_y ，並利用此二輸出值V_x 、V_y 進行上述式5與式6之運算而能得到該平面20分別在X軸和Y軸方向上相對於水平面所傾斜的角度θ_x 和θ_y ；也代表了能得知第一、第二加速度計11、12分別和重力方向之間所夾的角度(即(90-θ_x )度和(90-θ_y )度)，而若以此夾角來作運 算時，則只需將上述之正弦函數(sin)運算換成餘弦函數(cos)之運算即可。

而在此實施例中之靜止狀態的判斷方法，主要係設定由該微處理器14每隔一特定時距，例如10微秒，都會對該等加速度計所輸出的輸出值作一次讀取與記錄，並進而可根據其中前後兩次或多次的結果進行統計分析而判斷在某一時間上是否處於靜止狀態。其概念在於當該慣性滑鼠10是在被操作而產生移動的情形下，不同時刻在加速度計上所輸出的輸出值其前後的變化幅度是較大的，因此相對來說，若慣性滑鼠10於某一時間是處於靜止狀態時，則該等加速度計的電壓輸出值應該呈現為0或為一定值；但就實際的量測狀況來說，受可能存在的信號雜訊之影響，該等加速度計的輸出值可能會在一範圍內或在特定的定值之上下作輕微地變動。

舉例來說，將X軸和Y軸之加速度計11、12在某一時間t_n 與其先前至時間t_n-10 之內每次記錄到的輸出值作統計(此舉例係以前10次作說明，然係可另以其他整數作統計)，若各軸各時間的輸出值皆落在一統計平均值的附近或在一統計範圍內，或者是各軸各時間的輸出值和統計平均值之標準差小於一門檻值時，則慣性滑鼠10於該時間t_n 上便可能處於靜止狀態或等速直線運動狀態。由於先前一段時間之內每次的輸出與運算結果，包括電壓輸出值、加速度值或由該加速度值作時間積分而得到的速度值都可被加以記錄，因此當具有上述情形時，便設計再對前一次(即 在一時間t_n-1 之時)所得到的X軸速度值v_x 和Y軸速度值v_y 作分析，若這兩速度值v_x 、v_y 皆很小(或不大於一速度門檻值)時，則定義慣性滑鼠10於該時間t_n 上係處於靜止狀態。

承上所述，若這兩速度值v_x 或v_y 有一者較大(或超過該速度門檻值)時，則設計將X軸和Y軸之加速度計11、12於該時間t_n 時的輸出值再和更早之前的記錄作統計；舉例來說，與其先前至時間t_n-100 之內每次記錄到的輸出值作統計，且此處所取樣的時間t_n 與時間t_n-100 間的時距與統計次數，係遠大於前述所使用之時間t_n 與時間t_n-10 間的取樣。類似的在此統計中，若各軸各時間的輸出值皆落在一統計平均值的附近，或各軸各時間的輸出值和統計平均值之標準差小於一門檻值時，則定義慣性滑鼠10於該時間t_n 上係處於靜止狀態；反之，則定義慣性滑鼠10處於一移動狀態。此外，上述對於短時間或長時間統計所採用的門檻值的運用係可相同，或可於製造時另行設定之並記錄在微處理器14可存取的相關記憶體中。

由於第一、第二加速度值a_x 、a_y 皆為0並再對時間作積分後所得到的各軸之速度值除了可為0以外，亦可為一定值，也就是物體係作等速直線運動；但就本發明實際的物體運動來說，由於使用者不太可能讓慣性滑鼠10長時間處於等速直線運動狀態，因此在此實施例中便是針對其中各軸上的速度值皆為0時作為其靜止狀態的判斷依據(可據此來設定上述之速度門檻值的大小)；也就是當各軸上的速 度值皆為0或符合了上述所使用的統計運算之條件時，便視慣性滑鼠10於某一時間為完全靜止不動。

回到前述的加速度值之運算流程，當在靜止狀態下求出該平面20分別在X軸和Y軸方向上相對水平面所傾斜的角度θ_x 和θ_y 後，便可代入至式3與式4之中，而於慣性滑鼠10處於一移動狀態時(例如使用者開始進行操作)，微處理器14便分別記錄和代入第一、第二加速度計11、12此時所輸出的輸出值V_x 、V_y 至式3與式4之中，從而能夠正確的得到在此一特定時刻分別於X軸和Y軸上進行移動時所產生的第一、第二加速度值a_x 、a_y 。而當第一、第二加速度值a_x 、a_y 求出後，再進行一次的時間積分運算，從而能夠得到某段時間後在X、Y軸上的正確移動速度值v_x 、v_y ；而再對此兩速度值v_x 、v_y 進行一次的時間積分運算後，便能夠得到該段時間內在X、Y軸上的正確位移值大小，而微處理器14能根據所得到的此兩位移值輸出成為一位移信號並傳輸至該電腦系統中，由該電腦系統來運算出該慣性滑鼠10於移動之後所代表的對應游標顯示位置。

請參閱第三圖，係為本發明第一實施例之流程圖。首先，當判斷慣性滑鼠10處於一靜止狀態時，分別記錄X軸之第一加速度計11所輸出的輸出值V_x 和Y軸之第二加速度計12所輸出的輸出值V_y (步驟S11)；其次，由微處理器14根據該等輸出值V_x 、V_y 進行運算，而得到各軸對應之傾斜角度θ_x 、θ_y (步驟S12)；最後，當判斷慣性滑鼠10處於一移動狀態時，分別記錄X軸之第一加速度計11所 輸出的輸出值V_x 和Y軸之第二加速度計12所輸出的輸出值V_y ，並由微處理器14根據該等輸出值V_x 、V_y 和該等傾斜角度θ_x 、θ_y 進行運算，而得到各軸對應之加速度值a_x 、a_y 、速度值v_x 、v_y 和位移值(步驟S13)。

而在本發明之慣性滑鼠10之校正方法的第二實施例，係針對使用者在操作時於其置放面上以手肘或手腕為軸心來移動或轉動該慣性滑鼠10之狀態，來進行所輸出的相關位移信號之校正。如先前技術所述，當使用者的操作造成該慣性滑鼠10被旋轉或轉動時，會另外感測到一向外離心力，從而會影響某一特定軸上之加速度計的感測情形。此實施例請同樣參閱第一圖(a)和(b)，當該慣性滑鼠10於該Z軸產生旋轉時，該陀螺儀13便能感測與產生一電壓輸出值V_z ，而微處理器14能進一步運算出此一旋轉於Z軸上所具有的一角速度值ω_z 之大小，其數學式可表示為：ω_z =(V_z -V_Oz )/V_Sz 　　　(式7)

其中，V_z 為該陀螺儀13所輸出的電壓輸出值，V_Oz 為在Z軸上輸出的第三電壓中點值(offset或bias)，V_Sz 為在Z軸上輸出的第三電壓靈敏度(Sensitivity)或可為對該角速度值ω_z 之單位轉換係數。因此，式7的運算內容在於將該陀螺儀13的輸出值(此例係為電壓之輸出值)減去電壓中點值後再除以電壓靈敏度，而得到在Z軸上的角速度值；且由於電壓和角速度的物理單位不同，所以所除的該電壓靈敏度即為此運算過程中的單位轉換。

在此實施例中，當慣性滑鼠10於Z軸產生旋轉時，所 造成的離心力係會依慣性滑鼠10於X軸上的速度值v_x 作用在Y軸上，進而讓該Y軸上具有ω_z ‧v_x 大小之加速度，從而影響到Y軸之第二加速度計12。是故，當我們所使用的置放平面無論是不呈現傾斜狀態或具有傾斜狀態時，於上述第二加速度值a_y 之運算公式便均需加以修正，也就是將此一誤為使用者操作力量的離心力加以扣除後，才是真正運動情形的加速度值；其數學式可分別表示為：a_y =(V_y -V_Oy )/V_Sy -ω_z ‧v_x 　　　(式8)

a_y =(V_y -V_Oy )/V_Sy -g‧sinθ_y -ω_z ‧v_x 　　　(式9)

其式8為不具傾斜狀態的第二加速度值a_y 之運算公式，而式9則為具有傾斜狀態的第二加速度值a_y 之運算公式。此外，由於旋轉後的慣性滑鼠10在X軸和Y軸上對應到該平面20的傾斜角度θ_x 、θ_y 就會有對應的分量變化，例如當Z軸反鐘向旋轉90度後，新的X軸就會對應到原來的Y軸方向，而新的Y軸則對應到負的原X軸方向；再者，對所得到的該角速度值ω_z 再進行一次的時間積分運算後，便可得到其旋轉角度大小的一角度θ_z ，而該微處理器14根據此一旋轉對X、Y軸所對應的角度變化所進行的運算數學式可表示為：θ_x '=θ_x ‧cosθ_z +θ_y ‧sinθ_z 　　　(式10)

θ_y '=-θ_x ‧sinθ_z +θ_y ‧cosθ_z 　　　(式11)

其中θ_x '為旋轉後新的X軸傾斜角度，而θ_y '則為旋轉後新的Y軸傾斜角度。詳細來說，式10與式11係為有旋轉狀態時(θ_z 不為0)X、Y軸的傾斜角度和無旋轉狀態時(θ_z 為0)X、Y軸的傾斜角度之間的數學式關係。而此實施例係為根據第一實施例來對該慣性滑鼠10於移動狀態時所輸出的位移信號進行校正，也就是同時考慮其置放的該平面20之傾斜與使用者旋轉操作之作用。而在運算上，微處理器14可利用式10與式11求出不同時刻旋轉後對應的各軸之新傾斜角度，並分別記錄和代入第一、第二加速度計11、12此時所輸出的輸出值V_x 、V_y 至上述之式9與式3之中(其中係將θ_x '代入θ_x ，將θ_y '代入θ_y )，從而能夠正確的得到在此一特定時刻分別於X軸和Y軸上進行移動時所產生的第一、第二加速度值a_x 、a_y 。而其他相關之物理量的運算(例如速度值和位移值)則和第一實施例相同，在此便不多贅述。

請參閱第四圖，係為本發明第二實施例之流程圖。首先，當判斷慣性滑鼠10處於一靜止狀態時，分別記錄X軸之第一加速度計11所輸出的輸出值V_x 和Y軸之第二加速度計12所輸出的輸出值V_y (步驟S21)；其次，由微處理器14根據該等輸出值V_x 、V_y 進行運算，而得到各軸對應之傾斜角度θ_x 、θ_y (步驟S22)；接著，當判斷慣性滑鼠10處於一移動狀態時，分別記錄X軸之第一加速度計11所輸出的輸出值V_x 、Y軸之第二加速度計12所輸出的輸出值V_y 以及Z軸之陀螺儀13所輸出的輸出值V_z (步驟S23)；接著，由微處理器14根據輸出值V_z 進行運算而得到對應Z軸之角速度值ω_z 和旋轉角度θ_z ，並根據輸出值V_x 和傾斜角度θ_x 進行運算而得到對應X軸之加速度值a_x 、速度值 v_x 和位移值(步驟S24)；最後，由微處理器14根據輸出值V_y 、傾斜角度θ_y 、角速度值ω_z 和速度值v_x 進行運算而得到對應Y軸之加速度值a_y 、速度值v_y 和位移值(步驟S25)。

上述兩實施例中的第一、第二加速度計11、12在理想設計上係平行於該電路板101並且兩者互相垂直而完成設置，而一方面該電路板101並平行於主體100之底面104，使得將該主體100以其底面104置放於該平面20上後，電路板101以及該等加速度計11、12便能平行於該平面20，進而使得該等加速度計11、12的感測能產生正確的輸出值。然而就一般製造技術來說，由於加速度計是小型的微機電單元，因此在設置上容易和電路板間有一較小的傾斜角度，或是電路板於主體中和主體之底面間亦存在傾斜情形，從而使得加速度計無法達成完美的平行設置。針對此一狀況，我們可將本發明之較佳實施方式中對應的傾斜角度的定義加以修正調整，而成為：θ_TX =θ_x +θ_Δx 　　　(式12)

θ_TY =θ_y +θ_Δy 　　　(式13)

其中，θ_Δx 和θ_Δy 分別代表了第一、第二加速度計11、12和電路板101之間的原始傾斜角度，或還可加上電路板101和底面104之間的傾斜程度；而θ_TX 和θ_TY 便分別代表了修正過後各加速度計之X、Y軸相對於水平面所呈現的傾斜角度。同時，θ_Δx 和θ_Δy 兩角度可以在該慣性滑鼠10出廠前以特定的量測方式來完成量測。是故，上述之各運算公式針對此一狀況便皆需加以調整修改，包括式3、式 4、式5、式6、式9等，也就是將其中的θ_x 以θ_TX 代入，θ_y 以θ_TY 代入。另外，若考慮在Z軸上的θ_z 角度之旋轉情形時，則可將式10與式11修改為：θ_TX '=θ_x ‧cosθ_z +θ_y ‧sinθ_z +θ_Δx 　　　(式10-1)

θ_TY '=-θ_x ‧sinθ_z +θ_y ‧cosθ_z +θ_Δy 　　　(式11-1)

是故，其中θ_TX '便為旋轉後新的X軸傾斜角度，而θ_TY '則為旋轉後新的Y軸傾斜角度。而其他運算和物理量的求得則和上述第一、第二實施例以及式10與式11的對應說明內容相同，在此便不多贅述。

另外，在本案的兩實施例中所使用的X軸和Y軸的加速度計，係可為一個具有雙軸感測自由度之單元，或可為兩個具有單軸感測自由度之單元所組成；同時此二加速度計並和Z軸方向上的陀螺儀兩兩互相垂直。再者，本案的第二實施例所考量的情況係同時包含了第一實施例之置放平面為傾斜的情況，但由相關的運算公式可知，若該平面不為傾斜時，於第二實施例中可僅考量其在Z軸方向上的旋轉所造成的離心力情況並用相同的公式來運算，係因其中相關的正弦函數(或餘弦函數)針對置放平面無傾斜狀況時，其中的重力斜面分量項目便會等於0而不會產生影響。

綜上所述，利用本發明之方法以及兩實施例之舉例說明，我們能成功地在傾斜的平面上得到正確的慣性滑鼠之運動情形的判斷與相關物理量的正確運算，並且對於一般使用者於操作過程中所存在的旋轉與產生離心力等問題，也能提供有效的調整與處理，進而使得所產生出的相關位 移信號能作正確地校正和反應出正確運動情況之數值，以減少或避免習用慣性滑鼠於操作時所會產生的游標指向位置錯誤的問題，而能精確地符合使用者的操作預期效果。是故，本發明能有效地解決先前技術中所提出的相關問題，成功地達成了本案發展之主要目的。

任何熟悉本案技術的人員，可在運用與本發明相同目的的前提下，使用本發明所揭露的概念和特別實施例來作為設計和改進其他一些結構的基礎。這些變化、替代和改進不能背離專利範圍所界定的本發明的保護範圍。是故，本發明得由熟習此技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

慣性滑鼠‧‧‧10

主體‧‧‧100

電路板‧‧‧101

操作介面‧‧‧102

底面‧‧‧104

第一加速度計‧‧‧11

第二加速度計‧‧‧12

陀螺儀‧‧‧13

類比數位信號轉換器‧‧‧111、121、131

微處理器‧‧‧14

傳輸介面‧‧‧15

平面‧‧‧20

本案得藉由下列圖式及說明，俾得一更深入之了解：第一圖(a)，係為慣性滑鼠10的外觀示意圖。

第一圖(b)，係為慣性滑鼠10之功能方塊示意圖。

第二圖，係為一平面20呈現出傾斜狀態之示意圖。

第三圖，係為第一實施例之流程圖。

第四圖，係為第二實施例之流程圖。

慣性滑鼠‧‧‧10

操作介面‧‧‧102

第一加速度計‧‧‧11

第二加速度計‧‧‧12

陀螺儀‧‧‧13

類比數位信號轉換器‧‧‧111、121、131

微處理器‧‧‧14

傳輸介面‧‧‧15

Claims (25)

1. 一種慣性滑鼠之校正方法，應用於一慣性滑鼠上，該慣性滑鼠包含有一第一加速度計和一第二加速度計，而該方法包含下列步驟：分別記錄該第一加速度計在一第一時間內所輸出的複數個第一輸出值和該第二加速度計在一第二時間內所輸出的複數個第二輸出值，並以該等輸出值及與其相關的一統計標準差來決定該慣性滑鼠係在一靜止狀態；根據該第一輸出值進行一第一運算，而得到該第一加速度計和重力方向之間的一第一角度；根據該第二輸出值進行一第二運算，而得到該第二加速度計和重力方向之間的一第二角度；以及根據該第一角度和該第二角度對該慣性滑鼠處於一移動狀態時所輸出的一位移信號進行校正。
2. 如申請專利範圍第1項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第一運算為將該第一輸出值減去一第一電壓中點值後作單位轉換，再除以重力加速度後取其反餘弦之值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第二運算為將該第二輸出值減去一第二電壓中點值後作單位轉換，再除以重力加速度後取其反餘弦之值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該慣性滑鼠處於該移動狀態時對所輸出的該位移信號進行校正包含下列步驟：於該慣性滑鼠處於該移動狀態時，分別記錄該第一加速度計所輸出的一第三輸出值和該第二加速度計所輸出的 一第四輸出值；根據該第三輸出值和該第一角度進行一第三運算，而得到一第一加速度值；以及根據該第四輸出值和該第二角度進行一第四運算，而得到一第二加速度值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第三運算為將該第三輸出值減去一第一電壓中點值後作單位轉換，再減去重力加速度和該第一角度之餘弦值的乘積。
6. 如申請專利範圍第4項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第四運算為將該第四輸出值減去一第二電壓中點值後作單位轉換，再減去重力加速度和該第二角度之餘弦值的乘積。
7. 如申請專利範圍第4項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該方法包含下列步驟：根據該第一加速度值進行時間積分運算，而得到一第一速度值和一第一位移值；根據該第二加速度值進行時間積分運算，而得到一第二速度值和一第二位移值；以及根據所得到的該第一位移值和該第二位移值而輸出成為該位移信號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該慣性滑鼠包含有一陀螺儀，而該慣性滑鼠處於該移動狀態時對所輸出的該位移信號進行校正包含下列步驟： 於該慣性滑鼠處於該移動狀態時，分別記錄該第一加速度計所輸出的一第三輸出值、該第二加速度計所輸出的一第四輸出值和該陀螺儀所輸出的一第五輸出值；根據該第三輸出值和該第一角度進行一第三運算，而得到一第一加速度值；根據該第四輸出值和該第二角度進行一第四運算，而得到一第二加速度值；以及根據該第五輸出值進行一第五運算，而得到一第一角速度值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第三運算為將該第三輸出值減去一第一電壓中點值後作單位轉換，再減去重力加速度和該第一角度之餘弦值的乘積。
10. 如申請專利範圍第8項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該方法包含下列步驟：根據該第一加速度值進行時間積分運算，而得到一第一速度值和一第一位移值；根據該第二加速度值進行時間積分運算，而得到一第二速度值和一第二位移值；以及根據所得到的該第一位移值和該第二位移值而輸出成為該位移信號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第四運算為將該第四輸出值減去一第二電壓中點值後作單位轉換，並減去重力加速度和該第二角度之餘弦值 的乘積，再減去該第一速度值和該第一角速度值的乘積。
12. 如申請專利範圍第11項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第一速度值大於一第一門檻值。
13. 如申請專利範圍第8項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第五運算為將該第五輸出值減去一第三電壓中點值後作單位轉換。
14. 如申請專利範圍第1項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中利用統計方式定義該靜止狀態包含下列步驟：於一第一時間分別記錄該第一加速度計所輸出的一第三輸出值和該第二加速度計所輸出的一第四輸出值；於一第二時間分別記錄該第一加速度計所輸出的一第五輸出值和該第二加速度計所輸出的一第六輸出值；以及當該第五、第三輸出值皆在一第一統計範圍內而該第六、第四輸出值皆在一第二統計範圍內，且於該第一時間所得到的一第一速度值和一第二速度值皆小於一第一門檻值時，定義該慣性滑鼠於該第二時間處於該靜止狀態。
15. 如申請專利範圍第1項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中利用統計方式定義該靜止狀態包含下列步驟：於一第一時間分別記錄該第一加速度計所輸出的一第三輸出值和該第二加速度計所輸出的一第四輸出值；於一第二時間分別記錄該第一加速度計所輸出的一第五輸出值和該第二加速度計所輸出的一第六輸出值；於一第三時間分別記錄該第一加速度計所輸出的一第七輸出值和該第二加速度計所輸出的一第八輸出值；以及 當該第七、第五輸出值皆在一第一統計範圍內而該第八、第六輸出值皆在一第二統計範圍內，且於該第二時間所得到的一第一速度值或一第二速度值大於一第一門檻值，但該第七、第五、第三輸出值皆在該第一統計範圍內而該第八、第六、第四輸出值皆在該第二統計範圍內時，定義該慣性滑鼠於該第三時間處於該靜止狀態。
16. 如申請專利範圍第15項所述之慣性滑鼠之校正方法，其中該第三時間與該第一時間之時距遠大於該第三時間與該第二時間之時距。
17. 一種慣性滑鼠，包含有：一主體；一第一加速度計，設置於該主體中，用以於一靜止狀態時輸出一第一輸出值；一第二加速度計，設置於該主體中，用以於該靜止狀態時輸出一第二輸出值；以及一微處理器，信號連接於該第一加速度計和該第二加速度計，分別記錄該第一加速度計在一第一時間內所輸出的複數個該第一輸出值和該第二加速度計在一第二時間內所輸出的複數個該第二輸出值，並以該等輸出值及與其相關的一統計標準差來決定該慣性滑鼠係在該靜止狀態，另將該第一輸出值和該第二輸出值，分別進行一第一運算和一第二運算，而得到該第一加速度計和重力方向之間的一第一角度，以及該第二加速度計和重力方向之間的一第二角度，並根據該第一角度和該第二角度於一移動狀態時校 正所輸出的一位移信號。
18. 如申請專利範圍第17項所述之慣性滑鼠，其中該微處理器於該移動狀態時校正所輸出的該位移信號，係為接收該第一加速度計所輸出的一第三輸出值和該第二加速度計所輸出的一第四輸出值，並分別根據該第一角度和該第二角度進行一第三運算和一第四運算，而得到一第一加速度值和一第二加速度值。
19. 如申請專利範圍第17項所述之慣性滑鼠，其中該慣性滑鼠包含有一傳輸介面，信號連接於該微處理器和所應用的一電腦系統上，且該微處理器藉由該傳輸介面將該位移信號傳輸至該電腦系統中。
20. 如申請專利範圍第17項所述之慣性滑鼠，其中該慣性滑鼠應用於一平面上，且該慣性滑鼠能藉由操作而於該平面上進行移動。
21. 如申請專利範圍第17項所述之慣性滑鼠，其中該慣性滑鼠包含有一電路板，設置於該主體中，而該第一加速度計、該第二加速度計和該微處理器設置於該電路板上，且該第一加速度計和該第二加速度計互相垂直並平行於該電路板。
22. 如申請專利範圍第21項所述之慣性滑鼠，其中該電路板平行於該主體的一底面，且該底面用以置放於所應用的一平面上。
23. 如申請專利範圍第21項所述之慣性滑鼠，其中該慣性滑鼠包含有一陀螺儀，設置於該主體中之該電路板上並信 號連接於該微處理器，且該陀螺儀和該第一加速度計、該第二加速度計、該電路板互相垂直。
24. 如申請專利範圍第23項所述之慣性滑鼠，其中該微處理器於該移動狀態時校正所輸出的該位移信號，係為接收該第一加速度計所輸出的一第三輸出值和該第二加速度計所輸出的一第四輸出值，並分別根據該第一角度和該第二角度進行一第三運算和一第四運算，而得到一第一加速度值和一第二加速度值，以及由該微處理器接收該陀螺儀所輸出的一第五輸出值並進行一第五運算，而得到一第一角速度值。
25. 一種慣性滑鼠之校正方法，用於校正一慣性滑鼠指向位置的一傾斜狀況以調整適用於該慣性滑鼠中所包含的一第一加速度計和一第二加速度計的一運算公式，而該方法包含下列步驟：分別記錄該第一加速度計在一第一時間內所輸出的複數個第一輸出值和該第二加速度計在一第二時間內所輸出的複數個第二輸出值，並以該等輸出值及與其相關的一統計標準差來決定該慣性滑鼠係在一靜止狀態；根據該第一輸出值進行一第一運算，而得到該第一加速度計和重力方向之間的一第一角度；根據該第二輸出值進行一第二運算，而得到該第二加速度計和重力方向之間的一第二角度；以及根據該第一角度、該第二角度以及該統計標準差對該慣性滑鼠處於該傾斜狀況時調整該運算公式。