[发明专利]三维鼠标及其实现方法

说明书

本发明公开了三维鼠标及其实现方法，包括电路板和六自由度磁悬浮结构，六自由度磁悬浮结构包括与鼠标壳体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内的磁悬浮体；磁性腔体形成六面体空间并相对于磁悬浮体可移动，任一面设置的第二永磁层与其相对的磁悬浮体一面的第一永磁层极性相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中。采用上述技术方案，通过巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮进而实现鼠标三维加速度检测，鼠标的加速度的变化引起相应第一永磁层和第二永磁层磁力的变化通过该结构的压电感应层将磁力变化为电信号，使悬浮体和鼠标移动加速度的关系即简单又精确。

技术领域

本发明属于电子输入领域，更具体地说涉及一种三维鼠标及其实现方法。

背景技术

目前市面上主流的鼠标为二维光电鼠标，使用光学成像器件(“成像芯片”)为测定位移的基础。典型的光电鼠标通常包括以下组成部分：发光二极管、光学透镜、光学引擎、控制芯片、轻触式按键、滚轮、连线、接口(PS/2或USB或无线)、PCB电路板、壳体等。工作方式是：发光二极管产生光电鼠标工作时所需要的光源；光学透镜组件负责将发光二极管发出的光线传送至鼠标的底部，并予以照亮，由凸透镜将已经被照亮的鼠标底部图像成像至光学引擎芯片底部的小孔中；光学引擎一般包括一个半导体光学成像器件(微型摄像头)以及一个专用于对这个摄像头采集到的图像数据进行快速处理的光学定位DSP(数字信号处理器)，微型摄像头以一定的时间间隔不断进行图像拍摄，将图像转化成二进制的数字图像矩阵，光学定位DSP则负责前后相邻图像矩阵的分析比较，对比相邻图像中相同特征点的位置变化信息并据此计算出鼠标在X、Y两个坐标方向上的移动方向和距离。但传统的二维鼠标却无法在三维空间使用，更不能进行六自由度的操作。当二维鼠标上升离开鼠标垫一定距离时，由于出射光线照射到鼠标垫时候入射角度比较大，大部分光线被反射到鼠标底部前端或前方，无法被球面镜接收并会聚到光学成像器件成像，导致芯片无影像信号来计算鼠标的位移，同时，其内置芯片也不存在第三维方向的数据处理功能，更不用说进行六自由度的操作。因此，传统光电鼠标无法获取三维空间六个自由度的信号。

然而，随着3D技术的飞速发展，给了人们更高的视觉体验，目前，已经有三维电视、显示器等，同时在电子设备中的三维制图、三维游戏的快速发展，传统二维鼠标已经无法满足在上述应用中的使用需求，因此，对鼠标提出了新的功能需求：具有捕捉其三维空间运动的位置坐标的功能。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术之不足，提出了一种三维鼠标及其实现方法，通过巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮进而将鼠标移动转化为磁性腔体与磁悬浮体之间的磁力变化，并设计磁力感应结构将磁力变化转化为电信号，从而仅需检测电信号就能方便地实现鼠标的轨迹跟踪。相对于传统平面二维鼠标，本发明技术方案能够脱离桌面限制，可以在任意空间下感应六自由度的移动，从而能够满足鼠标在三维显示应用中的使用需求。

本发明的技术解决措施如下：

本三维鼠标包括壳体，壳体内装设有电路板，所述壳体内还装设有六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括与鼠标壳体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；

所述磁性腔体六面均带磁场并形成六面体磁场空间，其任一个面均设置磁力感应结构，且所述磁性腔体内腔中任一个面与其相对的磁悬浮体一面的磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；

鼠标移动时，所述磁性腔体和悬浮体之间打破平衡状态并产生相对位移，进而使施加在所述磁性腔体和悬浮体之间的磁力的发生变化；

所述磁力感应结构中设置压电感应层，所述压电感应层用于感应所述磁性腔体内壁受到的磁力变化并导致所述压电感应层所受的压力变化进而将压力变化转化为电信号；