[发明专利]高分辨率与高敏感度三维(3D)鼠标移动控制系统、移动控制器件及其运动侦测方法

说明书

高分辨率与高敏感度三维(3D)鼠标移动控制系统、移动控制器件及其运动侦测方法。本发明与一移动控制系统有关，该系统可用于控制或协助一个真实的物体的三维运动，该系统亦可用于控制或协助一个以绘图方式表现的物体的三维运动，该以绘图方式表现的物体是以图案的方式呈现在一个计算机、电子器件(Electronic Devices)，或机电器件(Electro‑Mechanical Devices)上。

技术领域

本发明与一移动控制系统有关，该系统可用于控制或协助一个真实的物体的三维运动，该系统亦可用于控制或协助一个以绘图方式表现的物体的三维运动，该以绘图方式表现的物体是以图案的方式呈现在一个计算机、电子器件(Electronic Devices)，或机电器件(Electro-Mechanical Devices)上。

背景技术

如图1所示，以往的光学鼠标是一个二维(2D)的鼠标移动控制器。当以往光学鼠标在运作时，用户是在一个二维的平面上移动鼠标(101)，该二维的平面可以是一个鼠标垫或是一个桌子表面(104)等等。借由比较一系列该鼠标沿着该表面上移动时所撷取到的该表面的影像，该鼠标提取出一系列的相对运动的向量值，并且进一步将提取出来的该向量值传送给远端的计算机或其它图形显示器，以方便其使用。以往的图形显示器所显示的图像也是二维的(如105所示)，这就是说，与该向量在屏幕上相当的是图1里的(x,y)。以上所述即为以往技术的一般架构，如以绘图方式呈现，则如图1所示。

近年来三维(3D)显示器逐渐变的普及起来。三维显示器可以应用于计算机、三维打印机(3D Printer)、外科手术仿真器(Surgical simulator)，或者是动画式的电玩游戏机(Video gaming device)等等应用上。不幸的是，尽管现今的三维显示器宣称具有某些特殊的效能，它们都有一个严重的缺点–无法与以往的光学鼠标(Conventional opticalmouse)直接互动；究其原因，主要是因为以往的光学鼠标仍然是个二维的器件(2Ddevice)。当一个操作者仅靠一个以往的二维的光学鼠标在三维的应用环境上使用时，其结果是许多专业的绘图程序(例如:医疗影像等等)都面临到相当程度的困难。例如，寻址的准确性(Positional accuracy)会下降，甚至近乎完全丧失；再例如，使用的困难度会增加；再例如，中央处理器(CPU)的功率消耗也会增加。这主要是因为当一个以往的二维鼠标的数据要传送给某个三维显示器使用时，该数据必须先经过一些矩阵转换的编程，而该编程通常是必须要借由CPU(或者类似的器件，如GPU，Graphic processing unit)来完成的；最后一点，而且这一点可能是比上述几点都重要–以往的二维光学鼠标无法提供角位移(Angular displacement)的数据给一个屏幕上显示的图形。

当一个以往的二维光学鼠标与一个三维(或者是2.5维,2.5D；2.5D的定义是指一个坐标系统除了具有以往2D坐标系统的两个坐标轴之外，还具有另一个坐标轴，该坐标轴使得该2.5维坐标系统具有旋转的能力)图形产生器协同运作时，它们所面临的问题除了包括有上述的(以往光学鼠标的数据)缺乏角位移数据此一问题之外，还包括另一个问题，该问题与一个三维的景象(3D scene)的景深(Depth)有关。图2以图形解说的方式，借由一个模型飞机的略图来阐述以上所述的以往光学鼠标所面临的这个问题。

在图2里，飞机的骨架概要图(204)是运用一个2.5维的显示器来描绘出来的。当一个操作者使用一个二维的鼠标移动控制器(例如，鼠标205)来把箭头(201)自一个位置移到另一个位置时，沿着动作路径，该箭头会触及飞机骨架上的杆子(202)以及(203)。由于图2所使用的是一个2.5维的概略图案绘图系统(因此，其所示之景物是有景深的，Depth)，其上所有的物体都会有它们的深度值。不幸的是，以往光学鼠标完全不知道这一点。当一个以往的二维的光学鼠标(205)在一个参考平面(Reference plane)移动时，它只能感测到沿着X轴以及Y轴的方向所产生的相对位移。因此，以往光学鼠标根本无法确认或使用一种方法代表景深。