一种光学与加速度联合定位的指戴式鼠标制造技术

一种采用光学定位与加速度定位相结合的指戴式的鼠标装置。它包括光学定位单元、加速度传感单元、微控制单元，微控制单元用以接收光学位移量、加速度讯号，并以相应的计算方法判断鼠标与工作面的相对位移量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用光学定位与加速度定位相结合的指戴式的鼠标装置以及其 的定位的处理方法。具体涉及这样一种鼠标装置及其定位的处理方法，其中，微控制单元， 用以接收光学位移量、加速度讯号，并以相应的计算方法判断鼠标与工作面的相对位移量。
技术介绍
现有的普通鼠标中，由于使用时物距相对固定，使用固定物距的光学成像装置即 可准确成像与定位。在2001年5月15日发布的名称为“CMOS数字光学导引芯片”的美国 专利第6233368B1号中专门公开了这种光鼠标的原理。在该专利中，利用光鼠标内容纳的 发光器照亮直接布置在光鼠标下方的工作面，装在里面的成像系统使工作面的任意图形或 特征在CMOS传感器的光感应面上成像。由于该鼠标在工作时与工作面直接接触，工作面与 成像装置的距离固定，使用固定物距的像透镜准确成像与定位。由于鼠标形状与普通书写工具形状不同，其要整个鼠标握在手里进行操作，所以 很难实现书写及绘图操作。已经开发了这样一种指戴式的鼠标装置，当其执行精密绘图操 作或书写时，它能实现准确的光标控制和简单的书写。于2005年8月3日公布的申请号200420070941. 4号(此后称“41. 4专利”)名 称为“指戴式光学鼠标”中公开了这样一种指戴式鼠标的例子。正如图1中所示，鼠标装置 内安置有图光处理芯片107。发光二极管118发出光，光学透镜121使工作面反射的光线在 光处理芯片107上成像。于是，当光处理芯片107捕捉到通过光学透镜121成像的工作面 的图像时，可从图像的变化获得指示装置的运动方向和运动量。然而，“41. 4专利”的光学成像装置在进行绘图或书写时存在较大的缺点，当指示 装置与工作面的距离变动较大时，由于固定像距的光学成像系统的景深限制，使工作面在 图像传感器上的成像模糊不清，从而影响传感器对图像的捕捉，造成定位困难。参照图4对 文字“X”的输入，鼠标的操作通常由下笔动作和提笔动作组合而成。图2中，当写下字母 “X”时，书写动作由以下步骤组成一、步骤Ml 在特定点下笔，然后写下“/”； 二、步骤M2: 提笔，然后在空中划一顺时针的圆弧；三、步骤M3:在特定的点下笔，写下“ \ ”，然后提笔。在 整个书写过程中，无论下笔和提笔都要求鼠标保持精确的定位。通常在提笔动作中与工作 面分开的距离视不同的人的使用习惯而有所不同。为了使指戴式鼠标在三维空间中均能实现定位，已经开发了这样一种鼠标，其在 鼠标中置入加速度传感器，通过对鼠标的加速度进行检测，计算鼠标的空间位移量。于2010 年4月7日公开的中国申请号200910093119. 7(此后称“19. 7专利”)名称为“指环式无线 鼠标”中公开了这样一种鼠标的例子。正如图3中所示，它包括动作感应器(1)、感应子模 块(8)、主控制模块(11)等，动作感应器(1)为一加速度传感器。由于利用检测鼠标的加速 度定位，需要预先确定鼠标的初始运动向量，但该方案初始运动向量较难确定，使用中常易 出现光标明显漂移。为了克服指戴式光学鼠标在提笔时的定位困难，及加速度传感器鼠标初始向量较难确定，在使用中易出现光标明显漂移的问题，需要这样一种鼠标，其能在指戴式鼠标较小 的体积内安装，并能使指戴式鼠标在流畅书写或绘图时，无论下笔和提笔都要求鼠标保持 精确的定位。
技术实现思路
构思本专利技术就是为了解决上述问题。本专利技术的主要目的是提供一种能安装在指戴 式鼠标内的一套定位装置，它能在指戴式鼠标较小的体积内安装，并能使指戴式鼠标在流 畅书写或绘图时，无论下笔和提笔都要求鼠标保持精确的定位。它根据1、固定像距的光学 鼠标能够在一定固定的物距下能精确定位；2、在初始运动向量已知的情况下，能应用加速 度传感器感测鼠标的加速度变化，根据感测到的加速度改变能顺利计算运动向量的变化， 从而计算位移量；依据以上的特性，采用在指戴式鼠标中同时内置光学传感器、加速度传感 器。利用光学传感器、加速度传感器各自的特点，优势互补，作更准确的定位。由于应用加速度传感器作定位需要已知初始运动向量，并且加速度传感器在单独 连续长时间定位过程中易光标漂移，因此需要定期作运动向量的校正，运动向量的校正主 要有两种方式1、判定静止状态，以作出运动向量的校正；2、应用光学传感器作光学定位， 以作出定位校正。应用指戴式鼠标进行光标定位、书写或空中模拟书写时，设定空间中的与光学定 位装置的透镜组光轴垂直的某一平面为工作面，在平面上分别设定相互垂直的两轴为X轴 和Y轴，垂直于平面设一 Z轴，三轴相互垂直并相交。设定实测加速度a(l (指未去除重力加速度影响的加速度传感器检测加速度)运动加速度a(指去除重力加速度影响后的实际运动加速度)重力加速度G实际重力加速度G0时间T连续加速度传感器定位时间T'相等时间t(指加速度传感器检测到的在与工作平面平行方向的运动加速度(a) 与光学传感器检测到的在该平面的运动加速度相等或近似的时间)不相等时间t'(指加速度传感器检测到的在与工作平面平行方向的运动加速 度(a)与光学传感器检测到的在该平面的运动加速度不相等的时间)预设时间tl、t2、t3t2 > tlT ‘ W当加速度传感器检测到的实测加速度(％)等于或近似于预设的重力加速度(G) (a G)，并且其累计时间(T)超过预设(T>=tl)，且光学传感器未检测到鼠标的移动信 息，即则判定为鼠标为静止状态(即鼠标在X轴、Y轴、Z轴方向上的运动向量均为零)；因单 独应用加速度传感器作连续定位的时间(t')越长，出现光标漂移的可能性越大，光标漂 移越明显，因此，应用上述方法作鼠标静止状态的判定时，tl可根据t'作调整，t'越小， tl也可适当缩短。4当光学传感器检测到X轴、Y轴方向的位移加速度(al)与加速度传感器检测到的 X轴、Y轴方向的位移加速度(a2)相等(或约等于)，但累计相等时间(t)小于预设时间t3 时，根据原运动向量，以加速度传感器检测到的加速度变化情况作X、Y轴方向的定位；当光 学传感器检测到的X轴、Y轴方向的位移加速度(al)与加速度传感器检测到的X轴、Y轴 方向的位移加速度(a2)相等(或约等于)，并且累计相等时间(t)大于或等于预设时间t3 时，主要以光学传感器作X、Y轴方向的定位，加速度传感器作辅助定位；当光学传感器检测 到的X轴、Y轴方向的加速度(al)与加速度传感器检测到的X轴、Y轴方向的加速度(a2) 不相等时，根据之前的运动向量作初始运动向量，以加速度传感器检测到的加速度变化情 况计算X、Y轴方向的定位。由于加速度传感器可能存在个体上的差异，在相同条件下检测到的重力加速度 (G)可能存在差异，且同一加速度传感器放置不同角度时，检测到的重力加速度(G)也可能 存在差异，因此，可在产品出厂时检测并设定相应条件下的预设的重力加速度(G)值。在实际使用过程中，常由于温度、使用时间等关系，加速度传感器的检测值可能出 现偏差，因此，常需动态校准，校准方法可采用当静止状态时间超过设定时间(t2)时(T> =t2)，根据静止时间、原预设的G值等加权计算G值，并重新设定预设的G值。进一步地，由于光学检测单元的光学透镜的景深固定在一定范围内，在该指戴式 鼠标应用时，应使在佩戴手指接触桌面时，工作面正好位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指戴式的鼠标，包括光学传感器、加速度传感器、微控制与传输单元等组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓仕林，
申请(专利权)人：邓仕林，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]