[发明专利]具有游标旋转能力的光学鼠标、仪器、移动检测器与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一动作导航器(Motion navigation device)有关，可以用于一附带有图形显示器(Graphical display)的电脑或其他电子器材上使用。

背景技术

传统的光学鼠标通常是在一个表面上移动，该表面可以是一个桌子的表面或其它的表面；在操作时，传统的光学鼠标能够计算并且提供给予一个与其连接的电脑所需要的游标移动的向量(Translational motion vector；例如，位移量Δx,Δy；或者基于需要，该向量是某一种速度值)，此一移动向量与该鼠标与该表面的相对位置有关。借由这些位移向量，一个电脑或是一个具有图案显示能力的仪器可以移动一个游标，或是移动一个在其它的画面(在本发明里也称之为图像)上显示出来的物体(Objects)，甚至改变软件物件(Object)的状态(注意，在英文里，Object具有至少以下两种含意：(1)看得见或摸得到的物体，(2)软件的物件；所谓软件的物件，其意义为一个不一定有固定形体的、由软件的名词(例如:数字、字串，或变数等数据)与软件的动词(例如:函数Functions)所形成的一个组合)。值得注意的是，传统的光学鼠标仅能为电脑提供二维(2D)的平移运动，至于第三维(The third dimension)，那是与鼠标本身的旋转运动有关。该第三维运动的功能是能以在屏幕上直接根据鼠标的旋转动作去旋转游标或者物件。传统光学鼠标并无法提供上述第三维的运动的参数给电脑使用，因此现今的电脑或电子器材的画面上所呈现的物件或游标并无法轻易地或直接地根据鼠标的旋转运动来旋转。

当电子工业走到了当今的世代，传统的光学鼠标的上述功能限制，已经不能再满足许多消费者的需求。有越来越多的应用程序在操作时，或是在以图案方式显现物体(该物体通常是软件物件输出的结果)时，需要使用三维的绘图法(3D perspective)，对于此类的应用而言，其所呈现出来的物体的运动至少包括平移与旋转两种。举例来说，电脑绘图程序AUTOCAD^TM是一个被很多工程师与设计人员使用的工具程序，借由AUTOCAD^TM，工程师可以以三维写实(Three-dimensional realism)的方式来呈现(Render)出机械制图的零件(Mechanical parts drawings)。当AUTOCAD^TM程序的功能逐渐演进成具有3D绘图能力时，很多管子、阀件，以及用类似的写实绘图法所绘制的机械零件，都将需要在图形显示器(Graphical display)上随着操作员的指示(Instruction)迅速地、准确地旋转。不幸的是，由于传统的光学鼠标只有二维的功能(2D functionality)，上述绘图法的改变(Perspective adjustment，例如，改变观察某物体的视角)，并无法由传统光学鼠标来直接完成。更有甚者，即使操作员能在某表面上旋转上述的二维鼠标，其旋旋转作所得出的结果也无法有效地在电脑上发挥功能。

在当今电脑视觉工业(Computer vision industry)里，有一主要的目的、功能，是处理图形显示器(Graphical display)里的正在运动中的物体的动作。关于这一功能，相关从业者曾花费相当大的努力去分析视频(Video)或是图形显示器里的物件的动作(Motion analysis)；在这一领域里，一个典型的动作分析(Motion analysis)，可以被粗略地分类为2D-2D，2D-3D，以及3D-3D几类。上述这些分类的不同，主要是来自于一种关联性，该关联性与移动检测器(Motion sensing device)与用来呈现欲移动的物件的呈像器材(Rendering device，例如，平面显示器(flat panel display))之间的关联性有关。不过值得注意的是，与近年来呈像器材(Rendering device)的长足进步相对比的是，在过去很长的一段时间里，电脑视觉工业只有花极少的努力在改良屏幕上的游标移动上，而改良上述的功能(借由改良游标移动器的功能来改良屏幕上的游标移动的动作)，正是本发明的主要目标。

为了要能够清楚地了解到公知技术的缺点，以及将这些缺点与本发明做一比较，我们先从公式(1)开始说明。公式(1)能以解释一物体最基本的两种运动–平移运动与旋转运动。对于一个位于p的物体而言，它的直角座标位置是x,y，而这个地址亦可以表达为经过运动以后，这一物体的最终位置也可由平移与旋转运动决定出来(此时我们用字母M来代表旋转的操作)。