[發明專利]光學與加速度聯合定位鼠標及其加速度校正方式

無效

• 申請號: 201010585662.1
• 申請日: 2010-12-01
• 公開（公告）號: CN102033630A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 鄧仕林
• 申請（專利權）人: 鄧仕林
• 主分類號: G06F3/033
• 分類號: G06F3/033
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種采用圖像傳感器定位與加速度傳感器定位相結合的呈筆形的鼠標裝置(以下簡稱筆形鼠標)或含手指部固定套件的鼠標裝置(以下簡稱指戴式鼠標)以及它們的加速度校正方法與定位計算方法。具體涉及這樣一種鼠標裝置的定位校正方法，其中，微控制單元用以接收光學位移信息、加速度信息等，利用光學位移信息來以相應的計算方法校正加速度傳感器與地平面成角、受重力加速度影響引起的檢測加速度與鼠標實際運動加速度間的偏差，并計算與輸出鼠標的位移信息。

背景技術：

現有的普通鼠標中，由于使用時物距相對固定，使用固定物距的光學成像裝置則可準確成像與定位。在2001年5月15日發布的名稱為“CMOS數字光學導引芯片”的美國專利第6233368B1號中專門公開了這種光鼠標的原理。在該專利中，利用光鼠標內容納的發光器照亮直接布置在光鼠標下方的工作面，裝在里面的成像系統使工作面的任意圖形或特征在CMOS傳感器的光感應面上成像。由于該鼠標在工作時與工作面直接接觸，工作面與成像裝置的距離固定，使用固定物距的成像透鏡準確成像與定位。

由于鼠標形狀與普通書寫工具形狀不同，其要整個鼠標握在手里進行操作，所以很難實現書寫及繪圖操作。已經開發了這樣一種筆形鼠標裝置，當其執行精密繪圖操作或書寫時，它能實現準確的光標控制和簡單的書寫。于2000年11月21日發布的美國專利第6151015號(此后稱“015專利”)名稱為“類似筆的計算機指示裝置”中公開了這樣一種筆形鼠標的例子。正如圖1中所示，指示裝置包括圓柱體102、發光光源104、透鏡110、光學移動傳感器108、開關106、通信鏈路116和118、按鈕112和114。發光光源104發出光，透鏡110使工作面反射的光線在光學移動傳感器108上成像。于是，當光學移動傳感器108捕捉到通過透鏡110成像的工作面的圖像時，可從圖像的變化獲得指示裝置的運動向量。

然而，“015專利”的光學成像裝置在進行繪圖或書寫時存在較大的缺點，當指示裝置與工作面的距離變動較大時，由于固定像距的光學成像系統的景深限制，使其工作面在圖像傳感器上的成像模糊不清，從而影響傳感器對圖像的捕捉，造成定位困難。參照圖2對文字“X”的輸入，筆的操作通常由下筆動作和提筆動作組合而成。圖2中，當寫下字母“X”時，書寫動作由以下步驟組成：一、步驟M1：在特定點下筆，然后寫下“/”；二、步驟M2：提筆，然后在空中劃一順時針的圓弧；三、步驟M3：在特定的點下筆，寫下“/”，然后提筆。在整個書寫過程中，無論下筆和提筆都要求鼠標保持精確的定位。通常在提筆動作中與工作面分開的距離視不同的人的使用習慣而有所不同。但提筆動作時，由于透鏡的景深限制，易出現成像模糊不清，不能準確定位。

為了使鼠標在三維空間中均能實現定位，已經開發了這樣一種鼠標，其在鼠標中置入加速度傳感器，通過對鼠標的加速度進行檢測，計算鼠標的空間位移量。于2009年9月2日公開的中國申請號200820026207.6(此后稱“076專利”)名稱為“加速度傳感器鼠標筆”中公開了這樣一種鼠標的例子。正如圖3中所示，它包括一加速度傳感器模塊、一無線發送模塊、一無線接收模塊及一驅動模塊。由于利用檢測鼠標的加速度定位，需要預先確定鼠標的初始運動向量，但該方案使用判定鼠標靜止期用初始向量，在長時間連續運動過程中易出現光標明顯漂移。

為了克服光學與加速度聯合光學鼠標在提筆時的定位困難，及加速度傳感器鼠標初始向量較難確定，在使用中易出現光標明顯漂移的問題，需要這樣一種鼠標，其能在筆形鼠標或指戴式鼠標較小的體積內安裝，并能使鼠標在流暢書寫或繪圖時，無論下筆和提筆都要求鼠標保持較準確的定位。

發明內容：

構思本發明就是為了解決上述問題。本發明的主要目的是提供一種能安裝在筆形鼠標或指戴式鼠標內的一套定位裝置及其定位、校準方法，它能在筆形鼠標或指戴式鼠標較小的體積內安裝，并能使筆形鼠標在流暢書寫或繪圖時，無論下筆和提筆都要求鼠標保持準確的定位。它依據：1、固定像距的光學鼠標能夠在一定的物距下能精確定位；2、在初始運動向量已知的情況下，應用加速度傳感器檢測鼠標的加速度變化，根據檢測到的加速度改變能順利計算運動向量的變化，從而計算位移量，實現定位。依據以上的特性，采用在鼠標中同時內置圖像傳感器、加速度傳感器等，利用圖像傳感器和加速度傳感器的各自特點，形成優勢互補，實現精確定位。

設定鼠標與工作面平行方向的相互垂直且相交的兩軸向分別為X軸、Y軸。設定鼠標與工作面接觸時，工作面經透鏡組在圖像傳感器的光感應面的成像清晰，圖像傳感器定位良好。