[發明專利]用于檢測相對于表面的運動的指向設備及其運動檢測方法

在審

• 申請號: 202210118534.9
• 申請日: 2022-02-08
• 公開（公告）號: CN114911363A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: I·納斯爾;M·哈穆達
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G06F3/0354
• 分類號: G06F3/0354
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張昊

本公開涉及用于檢測相對于表面的運動的指向設備及其運動檢測方法。例如，一種指向設備，用于檢測相對于表面的運動，包括被配置為朝向表面發射電磁信號的至少一個發射器。該指向設備還包括被配置為接收來自表面的電磁信號的反射的至少一個接收器。指向設備還包括被配置為基于電磁信號及其反射之間的多普勒頻移來確定運動的處理器。

技術領域

本發明涉及用于檢測相對于表面的運動的指向設備以及用于檢測指向設備相對于表面的運動的方法。

背景技術

指向設備是可與計算設備(例如，計算機)耦合的輸入接口，并且允許用戶向計算機輸入空間數據。圖形用戶界面(GUI)允許用戶通過在物理桌面上方移動指向設備并激活鼠標上的開關來使用物理手勢控制計算機并向計算機提供數據。GUI是一種用戶界面形式，其允許用戶例如通過圖形圖標與電子設備交互。通過指針或光標的移動和其他視覺變化在屏幕上呼應指向設備的移動。雖然最常見的指向設備是手持式計算機鼠標，但已經開發了更多的設備。然而，術語鼠標通常用于移動光標的設備。計算機鼠標是一種手持式指向設備，其檢測相對于表面的二維運動。這種運動通常被轉換為顯示器上指針的運動，這允許平滑地控制計算機的GUI。

當前主流的指向設備解決方案利用基于激光的相機通過比較所捕獲的圖像來檢測運動。當表面不包含相機的分辨率限值內的區分細節(例如，高質量單色表面、金屬或玻璃表面)來允許檢測運動時，該處理會受到影響。此外，玻璃和玻璃類的表面對光學相機高度透明，這限制了所捕獲圖像的質量。這使得檢測運動的比較處理變得不可能。這種限制通常導致需要特殊表面(例如，鼠標墊)被放置在指向設備下方，以便更容易地進行運動檢測。使用這種鼠標墊是一種限制，尤其是當操作指向設備時對移動性和靈活性具有更多需求時。

發明內容

因此，需要提供一種指向設備以及用于檢測指向設備相對于表面的運動的方法，可以在廣泛的表面上操作并且允許更容易和可靠的運動檢測。

根據第一方面，本發明提出了一種用于檢測相對于表面的運動的指向設備。該指向設備包括被配置為朝向表面發射電磁信號的至少一個發射器。該指向設備還包括被配置為接收來自該表面的電磁信號的反射的至少一個接收器。該指向設備還包括被配置為基于電磁信號及其反射之間的多普勒頻移來確定運動的處理器。

來自表面的電磁信號的術語“反射”也包括漫反射，諸如后向散射的電磁信號。

因此，本發明提出在指向設備應用中使用多普勒原理。發射器向表面發送電磁信號，并且電磁信號的反射通過多普勒頻移在頻率上偏移，這與表面相對于指向設備的速度成正比。然后，通過接收器捕獲來自該表面的電磁信號的反射，以確定多普勒頻移。基于電磁信號及其反射之間的多普勒頻移來確定指向設備相對于表面的運動。因此，不拍攝圖像來確定指向設備相對于表面的運動，這使得指向設備能夠在廣泛的表面(諸如反射或單調的表面)上直接工作，而無需使用鼠標墊。這允許指向設備幾乎在任何表面上工作。此外，本公開的原理不需要使用復雜的二維2D圖像處理技術，因此降低系統的復雜性和成本。

在一些實施例中，電磁信號可以是雷達信號。雷達信號可具有30MHz和300GHz之間的頻率。具體地，雷達信號可具有76-77GHz之間的頻率。

在替代實施例中，電磁信號可以是激光信號，包括紅外激光到紫外激光信號。

在一些實施例中，發射器被配置為以銳角朝向表面發射電磁信號。這能夠使電磁信號在該表面上得到適當的反射。

在一些實施例中，發射器可被配置為根據調頻連續波FMCW調制或頻移鍵控FSK中的一種來調制電磁信號的頻率。這可以使系統更加穩固，因為額外的調制允許提供距離信息以及多普勒頻率。該距離信息可用于過濾源自除指向設備移動的直接表面以外的表面的任何可能的不需要的信號。這可以利用指向設備的機械結構已知到所需表面的距離的事實。