[发明专利]指向装置及决定该指向装置的转动角度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种指向装置(pointing device)，尤指一种指向装置及决定该 指向装置的转动角度的方法。

背景技术

目前，计算机已逐渐成为每个人日常生活中所不可或缺的电子产品。一 般而言，使用者可利用键盘、指向装置(pointing device)，如鼠标、游戏杆、 触控面板、轨迹球等，来输入指令，进而操作计算机完成特定的功能。

近来，由于电视游戏(TV game)与计算机游戏(PC game)的蓬勃发展，指 向装置也渐渐地由只能在平面上操作演变成可以在三维空间中操作。为了让 指向装置可以在空间中操作，一般是使用如陀螺仪(gyroscope)、重力传感器 (G sensor)或磁力传感器(magnetic sensor)等感测单元来感测转动角度。

陀螺仪主要是由一个位于轴心可以旋转的轮子构成。陀螺仪是一种用来 感测与维持方向的装置，基于角动量不灭的理论设计出来的。一般而言，虽 然陀螺仪的分辨率较高，但陀螺仪只能做相对输出，无法与使用者的绝对坐 标系统(absolute coordinate system)对应。请参阅图1。图1所示为绝对坐标系 统1的示意图。在三维空间中，绝对坐标系统1包含X轴、Y轴以及Z轴。 如图1所示，绕X轴旋转的角度为θ，绕Y轴旋转的角度为且绕Z轴旋 转的角度为ψ。

请参阅图2。图2所示为传统的重力传感器2用来感测转动角度的示意 图。如图2所示，由于重力向下，当重力传感器2相对于图1中的绝对坐标 系统1的X轴或Y轴转动时，重力传感器2即可感测得到绕X轴旋转的角 度θ或绕Y轴旋转的角度

请参阅图3。图3所示为传统的磁力传感器3用来感测转动角度的示意 图。如图3所示，假设磁北朝向图1中的绝对坐标系统1的Y轴方向，当磁 力传感器3相对于绝对坐标系统1的X轴或Z轴转动时，磁力传感器3即可 感测得到绕X轴旋转的角度θ或绕Z轴旋转的角度ψ。

然而，不论是选用上述的重力传感器2或磁力传感器3，其分辨率皆比 陀螺仪来得差。此外，无论是重力传感器或陀螺仪，皆会有天生的电子噪声 产生，进而降低定位上的精确度。

由于传统的3D指向装置皆使用单一感测单元的信号，而传统的感测单 元(如陀螺仪、重力传感器、磁力传感器等)又存在上述缺点，使得传统的3D 指向装置于单轴指向时无法准确地控制光标的移动。

发明内容

本发明的一方案在于提供一种指向装置，其利用两个或两个以上的感测 单元来计算并校正指向装置的转动角度，进而提高分辨率。

根据一具体实施例，本发明的指向装置包含第一感测单元、第二感测单 元以及处理单元。处理单元分别耦接第一感测单元与第二感测单元。第一感 测单元可为陀螺仪或其它旋转感测单元。第二感测单元可为重力传感器或磁 力传感器。

于此实施例中，第一感测单元用以感测指向装置相对于绝对坐标系统的 第一转动角度，并且第二感测单元用以感测指向装置相对于绝对坐标系统的 第二转动角度。处理单元则是用以接收第一转动角度与第二转动角度，计算 第一转动角度与第二转动角度的绝对差值。处理单元判断该绝对差值大于一 预设阈值时，处理单元以第二转动角度校正第一转动角度，并输出一校正后 的转动角度。

根据上述的指向装置，其中，上述第一感测单元为陀螺仪，其感测上述 指向装置相对于上述绝对坐标系统的角速度变化，而得到上述第一转动角 度。

根据上述的指向装置，其中，上述第二感测单元为重力传感器，其感测 上述指向装置相对于上述绝对坐标系统的重力变化，而得到上述第二转动角 度。

根据上述的指向装置，其中，上述第二感测单元为磁力传感器，其感测 上述指向装置相对于上述绝对坐标系统的磁力变化，而得到上述第二转动角 度。

根据上述的指向装置，其中，上述校正后的转动角度经由下列公式计算 得到：

A_out＝(A1*W1+A2*W2)/(W1+W2)，

其中，A_out代表上述校正后的转动角度，A1代表上述第一转动角度， W1代表第一权值，A2代表上述第二转动角度，W2代表第二权值。

根据上述的指向装置，其中，上述第一权值大于上述第二权值。