專利名稱：具有加速計(jì)系統(tǒng)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制裝置。更具體地，本發(fā)明涉及具有檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的加速計(jì)的計(jì)算機(jī)鼠 標(biāo)。
背景技術(shù)：
慣性系統(tǒng)用在諸如飛機(jī)、衛(wèi)星、汽車、輪船等多種裝置中，以幫助確定這些裝置在空間中的取向、在空間中定向這些裝置以及導(dǎo)航。慣性系統(tǒng)通常需要定期地進(jìn)行校準(zhǔn)，以校正隨時(shí)間累積的偏移。偏移包括速度、行進(jìn)距離、位置、角速度以及取向隨時(shí)間的不準(zhǔn)確報(bào)告。速度的偏移不準(zhǔn)確性是由加速度測(cè)量的誤差和對(duì)加速度積分以計(jì)算速度的誤差產(chǎn)生的。當(dāng)對(duì)加速度進(jìn)行積分時(shí)，誤差也被積分。另外由于行進(jìn)距離以及速度和速度誤差被積分的位置，偏移是復(fù)合的(compounded)。因?yàn)楦鶕?jù)先前計(jì)算出的行進(jìn)距離或位置來計(jì)算新的行進(jìn)距離或新的位置，所以偏移以大致與加速度測(cè)量的累積時(shí)間長(zhǎng)度成比例的速率而累積和增加。因此，必須定期校正偏移，以便可確定正確的速度、距離、角速度以及取向。通常通過從全球定位系統(tǒng)(GPS)取得讀數(shù)來確定實(shí)際位置和實(shí)際速度，為飛機(jī)等校正偏移。齊格洛(Zilog)公司第7，688，307號(hào)美國(guó)專利描述了 “一種基于加速計(jì)的鼠標(biāo)”。美國(guó)專利第7，688，307號(hào)描述了 “鼠標(biāo)控制單元生成光標(biāo)移動(dòng)禁用信號(hào)，該禁用信號(hào)從鼠標(biāo)被抬起的時(shí)刻起停止光標(biāo)移動(dòng)，直到鼠標(biāo)被放下為止。鼠標(biāo)控制單元通過確定相對(duì)于工作表面的垂直維的加速度信號(hào)導(dǎo)數(shù)來生成該禁用信號(hào)”。朗訊(Lucent)公司第5，734，371號(hào)美國(guó)專利描述了 “一種交互式視頻/計(jì)算機(jī)指向系統(tǒng)，其采用磁性傳感器以導(dǎo)出相對(duì)方位角信息，并且采用傾斜計(jì)或加速計(jì)以提供相對(duì)仰角(angular elevation)信息。對(duì)方位角信息進(jìn)行處理以產(chǎn)生該指向裝置的任何水平移動(dòng)的指示，并且對(duì)仰角進(jìn)行處理以產(chǎn)生該指向裝置的任何垂直移動(dòng)的指示。采用該水平移動(dòng)信息和垂直移動(dòng)信息以響應(yīng)地控制視頻光標(biāo)，從而使用戶能夠通過操縱指向裝置來指向并選擇顯示屏上的各個(gè)區(qū)域”。泰克(Tektronix)公司第4，787，051號(hào)美國(guó)專利描述了 “一種手持慣性鼠標(biāo)，其向計(jì)算機(jī)提供輸入數(shù)據(jù)，其中計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)該輸入數(shù)據(jù)確定鼠標(biāo)的平移位移和角位移。該鼠標(biāo)包括加速計(jì)，加速計(jì)用于在三個(gè)不平行的方向上產(chǎn)生大小與鼠標(biāo)的平移加速度成比例的輸出信號(hào)。這些加速計(jì)的對(duì)被放置成檢測(cè)沿笛卡爾坐標(biāo)系中的每個(gè)軸的加速度，使得鼠標(biāo)關(guān)于任何旋轉(zhuǎn)軸的角度加速度導(dǎo)致這些加速計(jì)對(duì)中的一個(gè)或多個(gè)的輸出信號(hào)大小的代表性差。通過對(duì)加速計(jì)輸出信號(hào)進(jìn)行積分來確定鼠標(biāo)的平移速度和位移，并且通過對(duì)加速計(jì)對(duì)的輸出信號(hào)之間的差進(jìn)行積分來確定鼠標(biāo)的角速度和位移”。索尼愛立信(Sony Ericsson)公司第7，616，186號(hào)美國(guó)專利描述了 “一種加速度參考裝置，其包括加速計(jì)，其被配置成生成指示裝置移動(dòng)的加速度信息；通信接口，其被配置成通信地耦合到最接近地設(shè)置的計(jì)算機(jī)；控制器，其被配置成基于來自加速計(jì)的加速度信息而生成移動(dòng)信息，并且通過通信接口將加速度信息傳送到最接近地設(shè)置的計(jì)算機(jī)。該加速度參考裝置與蜂窩通信終端相配合，該蜂窩通信終端被配置成用作最接近地設(shè)置的計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)或該蜂窩通信終端自身的鼠標(biāo)。為使用該裝置以提供鼠標(biāo)類型的功能，公開了相關(guān)的終端系統(tǒng)和方法”。還參見索尼愛立信(Sony Ericsson)公司第7，643，850號(hào)美國(guó)專利。一些專利和公開描述了對(duì)3D移動(dòng)的檢測(cè)和/或?qū)罩幸苿?dòng)的檢測(cè)，并且使用該檢測(cè)到的移動(dòng)來控制相關(guān)聯(lián)的顯示器上的鼠標(biāo)移動(dòng)。美國(guó)專利第5，543，758號(hào)描述了一種遠(yuǎn)程控制裝置，其通過檢測(cè)該遠(yuǎn)程控制裝置在空間中的移動(dòng)，包括檢測(cè)圓周運(yùn)動(dòng)等而工作。美國(guó)專利第6，104，380號(hào)描述了一種控制裝置，其用于基于移動(dòng)傳感器檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)而控制顯示器上指針的位置。美國(guó)專利第5，554，980號(hào)公開了一種鼠標(biāo)，其檢測(cè)用于控制顯示器上的光標(biāo)的3D移動(dòng)。美國(guó)專利第5，363，120號(hào)要求保護(hù)一種用于計(jì)算機(jī)輸入裝置的系統(tǒng)和方法，該計(jì)算機(jī)輸入裝置被配置成感測(cè)關(guān)于垂直軸的角度取向。所檢測(cè)到的取向用于控制屏幕上的光標(biāo)位置。美國(guó)專利第4，578，674號(hào)示出了還能夠3維地操作的無線(超聲)指示器。另外，美國(guó)專利第4，796，019號(hào)示出了一種無線手持指示器，其通過使用多個(gè)放射束改變角坐標(biāo)(angular position)來控制光標(biāo)。IBM技術(shù)公開公報(bào)第34卷第11期(IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 34, No. 11)描述了一種包括陀螺儀的陀螺鼠標(biāo)裝置，該陀螺儀被配置成檢測(cè)鼠標(biāo)的任何移動(dòng)，以控制顯示器上的光標(biāo)。美國(guó)專利第5，898，421號(hào)描述了一種陀螺鼠標(biāo)方法，其包括感測(cè)與3D空間中的鼠標(biāo)移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的慣性響應(yīng)。美國(guó)專利第5，440，326號(hào)描述了一種陀螺鼠標(biāo)，其被配置成檢測(cè)3D空間中的鼠標(biāo)移動(dòng)，諸如俯仰(pitch)和偏航(yaw)。美國(guó)專利第5，825，350號(hào)描述了一種被配置成檢測(cè)3D空間中的鼠標(biāo)移動(dòng)的陀螺鼠標(biāo)。美國(guó)專利第5，448，261號(hào)描述了一種被配置成在3D空間中移動(dòng)的鼠標(biāo)。美國(guó)專利第5，963，145號(hào)、美國(guó)專利第6，147，677號(hào)以及美國(guó)專利第6，721，831號(hào)還論述了遠(yuǎn)程控制取向。美國(guó)專利第6，069，594號(hào)示出了用顯示器附近的3個(gè)超聲的成三角形的傳感器3維地移動(dòng)的鼠標(biāo)。美國(guó)公開申請(qǐng)2005/0078087涉及一種裝置，當(dāng)該裝置在表面上時(shí)用作PC的鼠標(biāo)，當(dāng)該裝置被抬起時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，于是該裝置用作設(shè)備的遠(yuǎn)程控制裝置。美國(guó)公開申請(qǐng)2004/0095317還公開了一種能用于控制電視機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制裝置。與具有光學(xué)跟蹤系統(tǒng)的鼠標(biāo)相比，傳統(tǒng)的3D鼠標(biāo)，例如以上簡(jiǎn)要描述的傳統(tǒng)鼠標(biāo)，在確定鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)無法提供相同的準(zhǔn)確度水平。因此，與具有光學(xué)跟蹤系統(tǒng)的鼠標(biāo)相t匕，在與2D鼠標(biāo)相同的桌面上使用的3D鼠標(biāo)在控制光標(biāo)等時(shí)通常準(zhǔn)確度較差。因此，需要新的控制裝置，其包括慣性系統(tǒng)并且在確定鼠標(biāo)速度和行進(jìn)距離時(shí)提供更高的準(zhǔn)確度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一般提供一種使用微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的指向裝置的位置檢測(cè)系統(tǒng)。更具體地，檢測(cè)二維移動(dòng)，其中z方向上的加速計(jì)用于檢測(cè)該指向裝置的抬起，以停止光標(biāo)移動(dòng)。在實(shí)施例中，一種控制裝置包括二維慣性系統(tǒng)，其被配置成測(cè)量控制裝置在第一維和第二維上的加速度；以及控制電路，其耦合到該二維慣性系統(tǒng)?？刂齐娐繁慌渲贸山邮湛刂蒲b置在第一維上的加速度的第一加速度信息，接收控制裝置在第二維上的加速度的第二加速度信息，對(duì)第一加速度信息進(jìn)行積分以計(jì)算控制裝置沿第一維的第一速度，以及對(duì)第二加速度信息進(jìn)行積分以計(jì)算控制裝置沿第二維的第二速度?？刂齐娐愤€被配置成確定第一速度或第二速度中的至少之一等于零并且校正至少第一速度或第二速度的偏移?？刂齐娐愤€被配置成響應(yīng)控制裝置在用戶控制下改變運(yùn)動(dòng)方向而確定至少第一速度或第二速度等于零。在實(shí)施例中，控制裝置包括光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，該光學(xué)跟蹤系統(tǒng)被配置成跟蹤控制裝置在表面上的移動(dòng)并且輸出數(shù)據(jù)。控制電路還被配置成確定與該數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確度高于與第一加速度信息或第二加速度信息相關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確度，并且將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。在另一實(shí)施例中，控制裝置被配置成在控制裝置將第一加速度信息或第二加速度信息中的至少之一傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的情況下，確定與至少第一加速度信息或第二加速度信息相關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確度高于與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確度。在又一實(shí)施例中，光學(xué)跟蹤系統(tǒng)還被配置成確定控制裝置行進(jìn)的第一距離?？刂齐娐繁慌渲贸墒褂玫谝凰俣群偷诙俣却_定控制裝置行進(jìn)的第二距離。實(shí)施例還被配置成對(duì)第一距離和第二距離進(jìn)行平均，以計(jì)算控制裝置行進(jìn)的平均距離，并且將該平均距離傳送到與控制裝置通信的計(jì)算機(jī)。在實(shí)施例中，平均距離是加權(quán)平均距離。在另一實(shí)施例中，二維慣性系統(tǒng)還被配置成檢測(cè)控制裝置在表面上移動(dòng)期間的振動(dòng)，檢測(cè)振動(dòng)等于零，以及校正至少第一速度或第二速度的偏移。在另一實(shí)施例中，控制裝置包括二維位置檢測(cè)系統(tǒng)，該二維位置檢測(cè)系統(tǒng)包括用于第一方向和第二方向的微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)加速計(jì)。第一方向和第二方向基本上彼此正交。第三方向的MEMS加速計(jì)被配置成提供輸出。第三方向基本上與第一方向和第二方向正交?？刂齐娐繁慌渲贸商峁┍聿坏谝环较蚝偷诙较蛏系囊苿?dòng)的移動(dòng)信號(hào)。控制電路能夠進(jìn)行操作以響應(yīng)第三方向的MEMS加速計(jì)的輸出而禁止移動(dòng)信號(hào)?？刂蒲b置被配置成在表面上工作，該表面可包括第一方向和第二方向上的表面區(qū)域?？刂蒲b置還被配置成響應(yīng)從表面抬起控制裝置而禁止移動(dòng)信號(hào)?？刂齐娐愤€被配置成基于控制裝置的振動(dòng)的頻率或幅度而確定第一方向或第二方向上的移動(dòng)，并且基于光學(xué)跟蹤系統(tǒng)而確定第一方向或第二方向上的移動(dòng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，一種由控制電路執(zhí)行的用于跟蹤控制裝置的方法包括用第一跟蹤系統(tǒng)確定控制裝置的第一速度，以及用第二跟蹤系統(tǒng)確定控制裝置的第二速度。在另一實(shí)施例中，第一跟蹤系統(tǒng)和第二跟蹤系統(tǒng)基本上同時(shí)跟蹤控制裝置的速度。該方法還包括通過比較第一速度與預(yù)定閾值速度而確定第一加權(quán)值，以及通過比較第二速度與預(yù)定閾值速度而確定第二加權(quán)值。實(shí)施例還包括將第一速度乘以第一加權(quán)值，將第二速度 乘以第二加權(quán)值，以及基于第一速度、第一加權(quán)值、第二速度以及第二加權(quán)值來計(jì)算平均速度。在另一實(shí)施例中，第一系統(tǒng)是光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、慣性跟蹤系統(tǒng)以及振動(dòng)跟蹤系統(tǒng)之一。第二系統(tǒng)也是光學(xué)系統(tǒng)、慣性系統(tǒng)以及振動(dòng)系統(tǒng)之一，但是不同于第一系統(tǒng)?？刂齐娐繁慌渲贸僧?dāng)?shù)谝凰俣仁怯蓱T性跟蹤系統(tǒng)提供的并且第一速度在預(yù)定閾值速度以上時(shí)，增加第一加權(quán)值?？刂齐娐繁慌渲贸僧?dāng)?shù)谝凰俣仁怯蓱T性跟蹤系統(tǒng)提供的并且第一速度在預(yù)定閾值速度以下時(shí)，減小第一加權(quán)值。此外，控制電路被配置成當(dāng)?shù)谝凰俣仁怯烧駝?dòng)跟蹤系統(tǒng)提供的并且第一速度在預(yù)定閾值速度以上時(shí)，增加第一加權(quán)值?？刂齐娐愤€被配置成當(dāng)?shù)谝凰俣仁怯烧駝?dòng)跟蹤系統(tǒng)提供的并且第一速度在預(yù)定閾值速度以下時(shí)，減小第一加權(quán)值。在一個(gè)實(shí)施例中， 使用指向裝置或鼠標(biāo)內(nèi)的機(jī)械濾波器或減振器來減小移動(dòng)振動(dòng)。在另一實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器使用指向裝置或鼠標(biāo)的速度來補(bǔ)償誤差。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的控制裝置包括被配置成測(cè)量控制裝置的加速度的二維慣性系統(tǒng)。控制裝置還包括耦合到二維慣性系統(tǒng)的控制電路。控制電路被配置成i)接收二維慣性系統(tǒng)測(cè)量的加速度的加速度信息，ii)對(duì)加速度信息進(jìn)行積分以計(jì)算控制裝置的速度，iii)確定控制裝置的速度沿兩個(gè)維中的一個(gè)或兩者是否變成零，其中，二維慣性系統(tǒng)被配置成測(cè)量上述兩個(gè)維的加速度，以及iv)如果控制電路確定速度沿兩個(gè)維中的一個(gè)或兩者為零，則校正速度的偏移。如果控制裝置在用戶控制下改變運(yùn)動(dòng)方向，則沿兩個(gè)維中的一個(gè)或兩者的速度為零。根據(jù)控制裝置的一個(gè)具體實(shí)施例，慣性系統(tǒng)包括用于測(cè)量控制裝置沿兩個(gè)維的加速度的微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)加速計(jì)。兩個(gè)維平行于控制裝置的底部或底表面。在另一實(shí)施例中，兩個(gè)維平行于控制裝置正工作于其上的表面。根據(jù)本發(fā)明的另一特定實(shí)施例，控制裝置是鼠標(biāo)。根據(jù)另一具體實(shí)施例，控制裝置還包括諸如光學(xué)跟蹤系統(tǒng)的另一跟蹤系統(tǒng)，該另一跟蹤系統(tǒng)被配置成跟蹤控制裝置在表面上的移動(dòng)。控制電路被配置成基于是其它(例如，光學(xué))跟蹤系統(tǒng)正提供更高準(zhǔn)確度的跟蹤結(jié)果，還是慣性系統(tǒng)正提供更高準(zhǔn)確度的跟蹤結(jié)果，將來自光學(xué)跟蹤系統(tǒng)或慣性系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的輸出引導(dǎo)至計(jì)算機(jī)。根據(jù)另一具體實(shí)施例，控制電路被配置成對(duì)從光學(xué)跟蹤系統(tǒng)確定的速度和從慣性系統(tǒng)確定的速度進(jìn)行平均。速度的平均值可以是加權(quán)平均值?？刂齐娐愤€被配置成對(duì)由光學(xué)跟蹤系統(tǒng)確定的鼠標(biāo)行進(jìn)距離以及由慣性系統(tǒng)確定的鼠標(biāo)行進(jìn)距離進(jìn)行平均。距離的平均值可以是加權(quán)平均值。在另一實(shí)施例中，控制電路被配置成對(duì)從光學(xué)跟蹤系統(tǒng)和慣性系統(tǒng)確定的加速度進(jìn)行平均，其中加速度的平均值可以是加權(quán)的加速度。根據(jù)另一具體實(shí)施例，二維慣性系統(tǒng)被配置成當(dāng)控制裝置在表面上移動(dòng)時(shí)檢測(cè)移動(dòng)的控制裝置的振動(dòng)，并且控制電路被配置成在控制電路檢測(cè)到振動(dòng)的頻率或幅度趨于零的情況下，對(duì)速度的偏移進(jìn)行校正。振動(dòng)的頻率與控制裝置的速度相關(guān)，并且如果根據(jù)頻率確定的速度基本上與控制電路確定的速度相同，則控制電路被配置成對(duì)控制電路根據(jù)加速度信息確定的速度的偏移進(jìn)行校正。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路被配置成對(duì)根據(jù)振動(dòng)頻率確定的速度和控制電路根據(jù)加速度信息確定的速度的加權(quán)和進(jìn)行平均。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路被配置成在加速度等于閾值加速度或在閾值加速度以下的情況下，對(duì)根據(jù)振動(dòng)頻率確定的速度給予更多權(quán)重，并且被配置成在加速度在閾值加速度以上的情況下，對(duì)控制電路根據(jù)加速度信息確定的速度給予更多權(quán)重。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制裝置包括二維位置檢測(cè)系統(tǒng)，該二維位置檢測(cè)系統(tǒng)包括用于X方向和y方向的微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)加速計(jì)；z方向的MEMS加速計(jì)；以及用于提供兩個(gè)方向上的移動(dòng)信號(hào)的控制電路，響應(yīng)所述z方向的MEMS加速計(jì)的輸出而禁止所述移動(dòng)信號(hào)。在實(shí)施例中，控制電路被配置成響應(yīng)控制裝置在用戶控制下改變運(yùn)動(dòng)方向而確定至少第一速度或第二速度等于零。通過查看以下詳細(xì)說明、所附權(quán)利要求以及附圖，將實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其它益處。

圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括在圖I示出的鼠標(biāo)中的電路的簡(jiǎn)化示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的替選實(shí)施例的包括在圖I示出的鼠標(biāo)中的電路的簡(jiǎn)化示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于計(jì)算控制裝置的平均速度的方法的簡(jiǎn)化流程圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于當(dāng)在控制裝置中檢測(cè)到z軸移動(dòng)時(shí)禁止光標(biāo)移動(dòng)的方法的簡(jiǎn)化流程圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于校正控制裝置中的偏移的方法的簡(jiǎn)化流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種使用微型機(jī)電(MEMS)技術(shù)的指向裝置的位置檢測(cè)系統(tǒng)。在實(shí)施例中，檢測(cè)二維移動(dòng)，其中z方向上的加速計(jì)用于檢測(cè)指向裝置的抬起，以停止光標(biāo)移動(dòng)。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化示意圖。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100包括計(jì)算機(jī)105、監(jiān)視器110以及諸如鼠標(biāo)、手持游標(biāo)器等控制裝置115。為了方便，控制裝置在本文中被稱為鼠標(biāo)，但是應(yīng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例不限于鼠標(biāo)，而是可包括其它裝置，例如但不限于遠(yuǎn)程控制裝置等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還可包括鍵盤120等。對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100，鼠標(biāo)和鍵盤被配置成控制計(jì)算機(jī)105和監(jiān)視器110的各個(gè)方面。例如，鼠標(biāo)115被配置成提供對(duì)頁(yè)面滾動(dòng)、光標(biāo)移動(dòng)、屏幕上項(xiàng)目選擇等的控制。計(jì)算機(jī)105可包括機(jī)器可讀介質(zhì)125，該機(jī)器可讀介質(zhì)125被配置成存儲(chǔ)諸如鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)軟件、鍵盤驅(qū)動(dòng)軟件等計(jì)算機(jī)代碼，其中，該計(jì)算機(jī)代碼可由計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行，以影響鼠標(biāo)和鍵盤對(duì)計(jì)算機(jī)的控制。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括在鼠標(biāo)115中的電路200的簡(jiǎn)化示意圖。電路200包括控制器205 (或者替選地，處理器)、慣性系統(tǒng)210、滾輪編碼器215以及被配置成檢測(cè)按鍵按壓、按鈕按壓等的一組開關(guān)220。諸如滾輪編碼器215的一些部件是可選的。慣性系統(tǒng)被配置成當(dāng)移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)測(cè)量鼠標(biāo)的加速度?？刂破?05被配置成接收慣性系統(tǒng)采集的加速度信息，當(dāng)移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)計(jì)算鼠標(biāo)的速度，以及根據(jù)計(jì)算出的速度來計(jì)算鼠標(biāo)已移動(dòng)的距離。速度的計(jì)算可包括在時(shí)間上對(duì)加速度進(jìn)行積分，并且距離的計(jì)算可包括在時(shí)間上對(duì)速度進(jìn)行積分。本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例涉及對(duì)慣性系統(tǒng)的偏移進(jìn)行校正。對(duì)于包括慣性系統(tǒng)210的鼠標(biāo)115，鼠標(biāo)行進(jìn)距離的偏移可顯現(xiàn)為屏幕上的光標(biāo)移動(dòng)大于或小于所期望的量。鼠標(biāo)速度的偏移可顯現(xiàn)于光標(biāo)移動(dòng)得比所期望的快以及可能在不是所期望的方向上移動(dòng)。速度的偏移還顯現(xiàn)于光標(biāo)在鼠標(biāo)已停止移動(dòng)之后繼續(xù)移動(dòng)。在實(shí)施例中，慣性系統(tǒng)是二維(2D)慣性系統(tǒng)，其被配置成測(cè)量沿通常正交的兩個(gè)軸的加速度。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)軸可以是非正交的。為了方便，兩個(gè)軸在本文中被稱為X軸和y軸。X軸和y軸均基本上平行于鼠標(biāo)的底部或鼠標(biāo)的底表面。因?yàn)閄軸和y軸基本上平行于鼠標(biāo)(即，控制裝置)的底表面，所以這兩個(gè)軸還基本上平行于這樣的表面在這樣的表面上可移動(dòng)鼠標(biāo)以控制計(jì)算機(jī)功能，例諸如控制光標(biāo)等。根據(jù)一個(gè)替選實(shí)施例，慣性系統(tǒng)可以是三維(3D)慣性系統(tǒng)，其被配置成測(cè)量沿通常相互正交的三個(gè)軸的加速度。三 個(gè)軸中的兩個(gè)可以是X軸和y軸，并且第三軸基本上垂直(即，正交)于X軸和y軸。第三軸在本文中被稱為z軸。慣性系統(tǒng)可包括多種加速計(jì)，例如微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)加速計(jì)。慣性系統(tǒng)可包括用于X軸、y軸以及z軸中的每個(gè)軸的一個(gè)或更多個(gè)MEMS加速計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制器205通過檢測(cè)鼠標(biāo)的速度沿X軸、y軸以及z軸中的一個(gè)或更多個(gè)軸趨于零，來校正慣性系統(tǒng)的偏移。如果鼠標(biāo)的速度沿這三個(gè)軸中的一個(gè)或多個(gè)軸變成零，則鼠標(biāo)的實(shí)際速度沿三個(gè)軸中的一個(gè)或多個(gè)軸是已知的。因此，可將控制器根據(jù)對(duì)從慣性系統(tǒng)接收的加速度信息進(jìn)行積分而確定的速度設(shè)置為零，并且消除了偏移。此后，控制器可通過用校正后的速度偏移對(duì)速度進(jìn)行積分，來計(jì)算鼠標(biāo)已行進(jìn)的距離。為了作說明，通過檢測(cè)零速度事件來校正交通工具(例如，汽車、飛機(jī)等)的偏移通常是不可行的，這是因?yàn)榻煌üぞ咄ǔＴ趩蝹€(gè)方向上行進(jìn)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(例如，大于五秒)。當(dāng)交通工具移動(dòng)時(shí)，通常需要對(duì)交通工具的偏移進(jìn)行校正。然而，鼠標(biāo)通常在相對(duì)短的時(shí)間段(例如，小于幾秒)內(nèi)改變方向。因此，基于沿X軸、y軸以及z軸中的一個(gè)或多個(gè)軸的鼠標(biāo)停止而為控制器205提供正確的偏移是可行的。盡管以上描述了控制器205被配置成計(jì)算速度、行進(jìn)距離以及對(duì)偏移進(jìn)行校正，但是替選地，與控制裝置115通信的主機(jī)(例如，計(jì)算機(jī)105)可被配置成執(zhí)行所描述的速度、行進(jìn)距離的確定以及對(duì)偏移進(jìn)行校正。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，慣性系統(tǒng)被配置成當(dāng)在表面上移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)檢測(cè)鼠標(biāo)的振動(dòng)。在實(shí)施例中，控制裝置的振動(dòng)的幅度和頻率與速度相關(guān)。當(dāng)在表面上相對(duì)快地移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，鼠標(biāo)通常以相對(duì)聞的頻率和相對(duì)聞的幅度振動(dòng)。當(dāng)在表面上相對(duì)慢地移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，鼠標(biāo)以相對(duì)低的頻率和相對(duì)低的幅度振動(dòng)。換言之，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如果控制裝置的速度增加，則振動(dòng)的幅度和頻率增加。相反，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如果控制裝置的速度減小，則振動(dòng)的幅度和頻率減小。根據(jù)另一實(shí)施例，控制器跟蹤慣性系統(tǒng)檢測(cè)到的振動(dòng)。在實(shí)施例中，控制器通過測(cè)量振動(dòng)的幅度和頻率中的一個(gè)或更多個(gè)來跟蹤振動(dòng)。如果振動(dòng)(即，幅度或頻率)降為零，則控制器確定鼠標(biāo)已停止移動(dòng)(即，已改變方向)并且鼠標(biāo)的速度為零。在另一實(shí)施例中，當(dāng)幅度或頻率或其組合落到預(yù)設(shè)閾值以下時(shí)，控制器確定鼠標(biāo)或控制裝置已停止移動(dòng)?？刂破鞅慌渲贸稍谡駝?dòng)停止時(shí)對(duì)速度的偏移進(jìn)行校正。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器被配置成當(dāng)振動(dòng)停止時(shí)，將速度設(shè)置為零。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，鼠標(biāo)的速度與移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)鼠標(biāo)振動(dòng)的頻率相關(guān)。由于振動(dòng)通常包括在頻率范圍(振動(dòng)譜)中分布的能量，因此振動(dòng)的頻率在以下是指譜中的主頻率或者譜的另一屬性，該譜的另一屬性包括但不限于譜的中心頻率和最大頻率等。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制器被配置成比較根據(jù)對(duì)加速度進(jìn)行積分而確定的速度與根據(jù)頻率確定的速度，并且如果兩個(gè)速度相同，則控制器被配置成對(duì)速度的偏移進(jìn)行校正。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制器被配置成通過計(jì)算根據(jù)與第一加權(quán)因子(W1)相乘的測(cè)量加速度(Va。。&Mtim)而確定的速度和根據(jù)以第二加權(quán)因子(W2)加權(quán)的鼠標(biāo)振動(dòng)頻率而確定的速度(Vvifcatim)的平均值，來確定鼠標(biāo)的平均速度。在實(shí)施例中，能夠通過以下式子確定
平均速度
權(quán)利要求1.一種控制裝置，包括 ニ維慣性系統(tǒng)，其被配置成測(cè)量所述控制裝置的加速度；以及 控制電路，其耦合到所述ニ維慣性系統(tǒng)，其中，所述控制電路被配置成 接收由所述ニ維慣性系統(tǒng)測(cè)量的所述加速度的加速度信息， 對(duì)所述加速度信息進(jìn)行積分，以計(jì)算所述控制裝置的速度， 確定所述控制裝置的所述速度沿兩個(gè)維中的一個(gè)或兩者是否變成零，其中所述ニ維慣性系統(tǒng)被配置成測(cè)量所述兩個(gè)維的加速度，以及 如果所述控制電路確定所述速度沿所述兩個(gè)維中的ー個(gè)或兩者為零，則對(duì)所述速度的偏移進(jìn)行校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其中，如果所述控制裝置在用戶控制下改變運(yùn)動(dòng)方向，則所述速度沿所述兩個(gè)維中的ー個(gè)或兩者為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其中，所述慣性系統(tǒng)包括微型機(jī)電系統(tǒng)加速計(jì)，所述微型機(jī)電系統(tǒng)加速計(jì)能夠進(jìn)行操作以測(cè)量所述控制裝置沿所述兩個(gè)維的加速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其中，所述兩個(gè)維平行于所述控制裝置的底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其中，所述控制裝置是鼠標(biāo)或遠(yuǎn)程控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，還包括被配置成跟蹤所述控制裝置在表面上的移動(dòng)的光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，其中，所述控制電路還被配置成基于是所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)正提供更高準(zhǔn)確度的跟蹤結(jié)果還是所述慣性系統(tǒng)正提供更高準(zhǔn)確度的跟蹤結(jié)果，將來自所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)或所述慣性系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的輸出引導(dǎo)至計(jì)算機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，還包括光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)被配置成跟蹤所述控制裝置在表面上的移動(dòng)，以及確定所述控制裝置的速度和所述控制裝置的行進(jìn)距離，其中，所述控制電路被配置成對(duì)所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)確定的速度和根據(jù)所述加速度信息的所述積分而確定的速度進(jìn)行平均，以及將所述速度的所述平均傳送到所述控制裝置控制的計(jì)算機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其中，所述平均速度是加權(quán)平均速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其中 所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)被配置成確定所述控制裝置行進(jìn)的第一距離，以及 所述控制電路被配置成 i)根據(jù)從所述加速度信息的所述積分而確定的速度，確定所述控制裝置行進(jìn)的第二距離， )對(duì)所述控制裝置行進(jìn)的所述第一距離和所述控制裝置行進(jìn)的所述第二距離進(jìn)行平均，以計(jì)算控制裝置行進(jìn)的平均距離，以及 iii)將所述平均距離傳送到所述控制裝置控制的計(jì)算機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制裝置，其中，所述平均距離是加權(quán)平均距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其中，所述ニ維慣性系統(tǒng)被配置成當(dāng)所述控制裝置在表面上移動(dòng)時(shí)檢測(cè)移動(dòng)的所述控制裝置的振動(dòng)，所述控制電路被配置成如果所述控制電路檢測(cè)到所述振動(dòng)的幅度和頻率中的一個(gè)或更多個(gè)落到預(yù)設(shè)值以下，則對(duì)所述速度的所述偏移進(jìn)行校正。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制裝置，其中，所述振動(dòng)的所述幅度和所述頻率與所述控制裝置的速度相關(guān)，以及如果根據(jù)所述振動(dòng)確定的速度與所述控制電路確定的速度基本相同，則所述控制電路被配置成對(duì)所述控制電路根據(jù)所述加速度信息確定的速度的偏移進(jìn)行校正。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制裝置，其中，所述控制電路被配置成對(duì)根據(jù)所述振動(dòng)的所述幅度和所述頻率中的一個(gè)或更多個(gè)確定的速度和所述控制電路根據(jù)所述加速度信息確定的速度的加權(quán)和進(jìn)行平均。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制裝置，其中，所述控制電路被配置成如果所述加速度等于閾值加速度或在所述閾值加速度以下，則對(duì)根據(jù)所述振動(dòng)的所述幅度和所述頻率中的一個(gè)或更多個(gè)確定的速度給予更多權(quán)重，以及所述控制電路被配置成如果所述加速度在所述閾值加速度以上，則對(duì)所述控制電路根據(jù)所述加速度信息確定的速度給予更多權(quán)重。
15.一種控制裝置，包括 ニ維位置檢測(cè)系統(tǒng)，其包括用于第一方向和第二方向的微型機(jī)電系統(tǒng)加速計(jì)，其中，所述第一方向和所述第二方向基本上彼此正交； 第三方向的微型機(jī)電系統(tǒng)加速計(jì)，其被配置成提供輸出，其中，所述第三方向基本上正交于所述第一方向和所述第二方向；以及 控制電路，其被配置成提供表不所述第一方向和所述第二方向上的移動(dòng)的移動(dòng)信號(hào)，所述控制電路能夠進(jìn)行操作以響應(yīng)所述第三方向的微型機(jī)電系統(tǒng)加速計(jì)的所述輸出而禁止所述移動(dòng)信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制裝置，其中，所述控制裝置被配置成在表面上工作，其中，所述表面包括在所述第一方向和所述第二方向上的表面區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其中，所述控制電路還被配置成響應(yīng)從所述表面抬起所述控制裝置而禁止所述移動(dòng)信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制裝置，其中，所述控制電路還被配置成基于所述控制裝置的振動(dòng)的幅度和頻率中的ー個(gè)或更多個(gè)，確定所述第一方向或所述第二方向上的移動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制裝置，其中，所述控制電路還被配置成基于光學(xué)跟蹤系統(tǒng)確定所述第一方向或所述第二方向上的移動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有加速計(jì)系統(tǒng)的控制裝置，該控制裝置包括被配置成測(cè)量控制裝置的加速度的二維慣性系統(tǒng)?？刂齐娐否詈系蕉S慣性系統(tǒng)，其中，控制電路被配置成接收二維慣性系統(tǒng)測(cè)量的加速度的加速度信息?？刂齐娐愤€被配置成對(duì)加速度信息進(jìn)行積分以計(jì)算控制裝置的速度，以及確定控制裝置的速度沿兩個(gè)維中的一個(gè)或兩者是否變成零，其中二維慣性系統(tǒng)被配置成測(cè)量?jī)蓚€(gè)維的加速度?？刂齐娐愤€被配置成如果控制電路確定速度沿兩個(gè)維中的一個(gè)或兩者為零，則對(duì)速度的偏移進(jìn)行校正。
文檔編號(hào)G06F3/033GK202394184SQ201120168358
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者卡米亞爾·阿米尼安, 尼古拉斯·肖萬, 霍曼·德伊納巴迪 申請(qǐng)人:羅技?xì)W洲公司