专利名称：位移讯号输入装置的制作方法
技术领域：
一种位移讯号输入装置，尤指一种利用物体移动的加速度，用以进行转换运算，进而输出相对应的位移讯号的装置。
背景技术：
计算机对于人类日常生活而言，随着科技日益提升而显得不可或缺，举凡各大小公司行号、个人、家庭等，拥有比率已经相当高。而不论是固定式的个人计算机或是可携式的笔记型计算机，常有需要连线一光标控制装置，例如鼠标，用来作为计算机荧幕上的光标移位控制，并且进行程序执行的点选致能控制。
随着视窗作业系统的普及，以及软体介面图形化的趋势，鼠标已经成为计算机周边的重要输入装置，并依照其位置感测方式大致可以区分为“滚轮式鼠标”及“光学式鼠标”，且鼠标的外观造型也从早期呆板的长方形状，逐渐演变成为符合人体工学的流线造型，而更方便让使用者操控，如笔型光学鼠标的出现，让使用者在操控时能如同具有握笔书写的的流畅感，再搭配笔型光学鼠标具有细长的特点，而更方便与笔记型计算机一起携带。
不过市面上鼠标有一共同的缺点，即为皆需要搭配一鼠标垫使用，或者需要一平坦的桌面而作面的接触，才可以进行光标的控制。如此，使用者在使用计算机上，即会受限于环境而无法很有效率与方便的使用发明内容有鉴于此，本实用新型主要目的在于鼠标内置入一加速度感应器，用以取得鼠标移动时的加速度，并将加速度转换成电气讯号。同时，透过转换电路将电气讯号转换成为数字讯号，以进行运算处理。加速度/位移转换计算单元系处理该数字讯号用以输出一相对应加速度的位移讯号，位移讯号同时透过传输单元被传送到一计算机，并于计算机屏幕上显示控制光标的位置。
本实用新型一种位移讯号输入装置，更利用一使用者意向解释单元接收该数字讯号，用来处理该数字讯号，并根据预设的加速度感应器特定动作所产生的数字讯号，用以输出一操作讯号到该计算机，以执行一鼠标折返功能或一按键功能。
综上所述，本实用新型无需要搭配鼠标垫或是平坦桌子使用，而作面的接触，其整体外观可以制作出如笔型鼠标、手套/手环型鼠标以及戒指型鼠标等轻巧型鼠标。
图1为本实用新型位移讯号输入装置使用环境示意图；图2为本实用新型电路方块示意图；图3为本实用新型的速度、加速度及时间关系示意图；图4为本实用新型的电路图。
图号说明10位移讯号输入装置 102加速度感应器104模拟/数字转换器 106加速度/位移转换计算单元108传输单元 109使用者意向解释单元20计算机 202控制光标s速度a加速度t时间
具体实施方式
请参考图1，为本实用新型位移讯号输入装置10使用环境示意图，其中本实用新型做成一戒指型鼠标10，使用者可以将本实用新型套置于手指上并且随意的上下左右摆动手指，由着戒指型鼠标10摆动时的加速度，用来控制移动计算机20屏幕上控制光标202的位置，以及利用各种特定的摆动动作用来执行鼠标的折返功能与按键功能。
请参考图2，为本实用新型电路方块示意图。本实用新型位移讯号输入装置10连接于一计算机20使用，包括有一加速度感应器102、一模拟/数字转换器104、一加速度/位移转换计算单元106、一传输单元108及一使用者意向解释单元109。如图2所示，位移讯号输入装置10利用加速度感应器102感知本体被移动或摆动时所产生的加速度，并将所产生的加速度相对应转换成为一电气讯号。加速度感应测器102可以感测X，Y，Z三轴的加速度，以X轴加速度计算鼠标的左右移动，以Y轴的加速度计算鼠标的前后移动，以Z轴的加速度计算鼠标的上下移动。当鼠标没有位移时，只有重力加速度作用，则可从重力加速度在X，Y，Z三轴的分量计算出鼠标的倾斜角度。
一模拟/数字转换器104，连接于该加速度感应器102，接收属于模拟的电气讯号，并将该电气讯号转换成为一微处理器及计算机20可以读取的一数字讯号。一加速度/位移转换计算单元106，连接于该模拟/数字转换器104，接收该数字讯号，用以转换并计算输出相对应的一位移讯号。同时，该位移讯号透过连接于该加速度/位移转换计算单元106的一传输单元108传送到该计算机20，用以同步移动显示计算机20屏幕上控制光标的位置。
请复参考图2，其中本实用新型更利用一使用者意向解释单元109连接于该模拟/数字转换器104与该传输单元108。该使用者意向解释单元109接收该数字讯号，用以输出一操作讯号到该传输单元108，并且操作讯号透过该传输单元108传送到该计算机20。该使用者意向解释单元109执行判断该数字讯号，根据预设的加速度感应器102特定动作所产生的数字讯号，以输出相对应的操作讯号。
在图4中，集成电路U1实现该模拟/数字转换器104的功能，并可以执行该加速度/位移转换计算单元106与该使用者意向解释单元109的软件功能。该集成电路U1其编号为WT50F6。
上述说明中，该操作讯号为一鼠标右键讯号、一鼠标左键讯号及一鼠标折返讯号。该操作讯号传送到该计算机20用来达成一鼠标折返功能及一按键功能。本实用新型所使用的鼠标折返功能，为鼠标提起之后不再继续计算/传送位移，直到鼠标放下的后再恢复计算/传送位移，包括有两种操作模式a.使用在桌面一般模式，其中鼠标向上加速时，所侦测得到的加速讯号则用来判断鼠标被提起，向下加速讯号则用来判断鼠标为放下，零加速讯号则用来判断鼠标为静止。
b.使用在无接触向操作模式，以上、下、左、右方向移动或摆动鼠标，并且同时在计算机屏幕上则会同步显不控制光标的上、下、左、右位移，并以鼠标向后代表鼠标被提起，向前代表鼠标被放下。
本实用新型所使用的鼠标按键功能，使用鼠标特定的动作来代表传统鼠标的按键功能。如此本实用新型由于物体在静止时也会有重力加速度，因此静止时重力加速度的改变，可以测出鼠标的倾斜角度，倾斜角度可以代表一些特定操作。以上面所叙述的无接触面操作方式为例，鼠标静止时向左下倾斜动作则代表鼠标左键功能，向右下倾斜动作代表鼠标右键功能，向前下方倾斜表示滚轮向前，向后下方倾斜表示滚轮向后。
复参考图2，其中该加速度感应器102为一微机电装置，其在一加速度下会产生一对应的电气讯号输出。同时，该传输单元108为一无线传输单元或一串行传输单元，其中该无线传输单元系为一红外线无线传输单元或一RF无线传输单元。并且该申列传输单元可为一PS2传输单元或一USB传输单元。
复参考图2，该加速度/位移转换计算单元106将取得的加速度数位讯号值，以进行执行运算下列公式(1)，用以在一时域t中，转换输出与加速度值a相对应的速度讯号值s。
s＝at (1)于上述公式(1)中，a为一加速度值、s为一速度值及t为一时间值。其中速度s的值等于加速度值a对时间值t的积分，加速度/位移转换计算单元106透过公式(1)将加速度值a转换计算成为速度值s后，更进行执行运算下列公式(2)，用以在一时域t中，转换输出与加速度值a相对应的位移讯号值d。
d＝st+(1/2)at2(2)于上述公式(2)中，d为一位移讯号值、a为一加速度值、s为一速度值及t为一时间值。其中位移讯号d的值，等于速度值s对时间值t的积分。如此，加速度/位移转换计算单元106，可以由加速度a值进行上述公式(1)及公式(2)的运算，进而得到位移讯号值d。
请参考图3为本实用新型的速度、加速度及时间关系示意图。其中纵轴表示为一速度s横轴表示为一时间t，如图3所示，当时间为0时鼠标为静止，此时速度s、时间t及加速度a都为零。在时间t时测得加速度a1，则参考公式(1)可以算出时间t时的速度s1＝a1*t，而此时位移可参考公式(2)为d1＝(a1*t)*t/2。在时间2t时测得加速度a2，则参考公式(1)可以算出时间2t时的速度s2＝s1+a2*t，而此时位移可参考公式(2)为d2＝s1*t+(a2*t)*2。如此，在时间4t时测得加速度a4为负值，则参考公式(1)可以算出时间4t时的速度s4＝s3+a4*t，其值会小于s3，而此时位移可参考公式(2)为d4＝s3*t+(a4*t)*t/2，其值会小于s3*t。
综上所述，本实用新型一种位移讯号输入装置，在于鼠标内置入一加速度感应器，用以取得鼠标移动时的加速度，其X轴加速度计算鼠标的左右移动，Y轴的加速度计算鼠标的前后移动，Z轴的加速度计算鼠标的上下移动。当鼠标没有位移时，只有重力加速度作用，则可从重力加速度在X、Y、Z三轴的分量计算出鼠标的倾斜角度。并将加速度转换成电气讯号。同时，透过转换电路将电气讯号转换成为数字讯号，以进行运算处理。然后由加速度/位移转换计算单元处理该数字讯号用以输出一相对应加速度的位移讯号，再透过传输单元传送到一计算机，并于计算机屏幕上显示控制光标的位置。
本实用新型更利用一使用者意向解释单元接收该数字讯号，用来处理该数字讯号，并根据预设的加速度感应器特定动作所产生的数字讯号，用以输出一操作讯号到该计算机，以执行一鼠标折返功能或一按键功能。如此本实用新型无需要搭配鼠标垫或是平坦桌子使用，而作面的接触，其整体外观可以制作出如笔型鼠标、手套/手环型鼠标以及戒指型鼠标等轻巧型鼠标。
权利要求1.一种位移讯号输入装置，连接于一计算机使用，其特征在于，包括有一加速度感应器，用以感知物体加速度并转换成为一电气讯号一模拟/数字转换器，连接于该加速度感应器，接收该电气讯号，用以转换成为一数字讯号一加速度/位移转换计算单元，连接于该模拟/数字转换器，接收该数字讯号，用以转换并计算输出相对应的一位移讯号；及一传输单元，连接于该加速度/位移转换计算单元与该计算机，接收该位移讯号，并将该位移讯号传送到该计算机。
2.如权利要求1所述的位移讯号输入装置，其特征在于更有一使用者意向解释单元，连接于该模拟/数字转换器与该传输单元，接收该数字讯号，输出一操作讯号，该操作讯号透过该传输单元传送到该计算机。
3.如权利要求1所述的位移讯号输入装置，其特征在于该加速度感应器为一微机电装置，并于加速度下会产生一对应的电气讯号变化。
4.如权利要求1所述的位移讯号输入装置，其特征在于该传输单元，为一无线传输单元。
5.如权利要求4所述的位移讯号输入装置，其特征在于该无线传输单元，为一红外线无线传输单元。
6.如权利要求4所述的位移讯号输入装置，其特征在于该无线传输单元，为一RF无线传输单元。
7.如权利要求1所述的位移讯号输入装置，其特征在于该传输单元，为一串行传输单元。
8.如权利要求7所述的位移讯号输入装置，其特征在于该串行传输单元，为一PS2传输单元。
9.如权利要求1所述的位移讯号输入装置，其特征在于该串行传输单元，为一USB传输单元。
10.如权利要求2所述的位移讯号输入装置，其特征在于该操作讯号，为一鼠标右键讯号、一鼠标左键讯号及一鼠标折返讯号。
专利摘要一种位移讯号输入装置，连接于一计算机使用，其利用物体移动的加速度，用以进行转换运算，进而输出相对应的位移讯号，包括有加速度感应器，感知物体加速度并转换成为电气讯号；模拟/数字转换器，连接于该加速度感应器，将电气讯号转换成为数字讯号加速度/位移转换计算单元，连接于该模拟/数字转换器，转换并计算该数字讯号，用以输出相对应的位移讯号及传输单元，连接于该加速度/位移转换计算单元与该计算机，接收该位移讯号，并将该位移讯号传送到该计算机。
文档编号G06F3/033GK2726002SQ200420084380
公开日2005年9月14日 申请日期2004年8月11日 优先权日2004年8月11日
发明者刘长助, 蔡仲文, 钟宏民 申请人:幸贺股份有限公司