CN101122836A - 运动感知装置 - Google Patents

Abstract

一种运动感知装置，相对于表面运动，用以控制屏幕光标，包括：笔型的主体部及位于主体部前端的光学轨迹球。其中，笔形主体部内部设有发光装置和感光装置，外部设有若干按键。所述感光装置具有图像检测阵列和信号处理单元。所述光学轨迹球部分位于主体部内，用于反射发光装置发出的光线到感光装置上。当运动感知装置在表面上移动时，光学轨迹球转动，感光装置的图像检测阵列接收到反射过来的包含轨迹球表面信息的光线，经过信号处理单元处理后变成控制信号，来控制屏幕光标。这样设置，便于使用者操作，且指向更准确，提高了使用的精确度与可靠度。

Description

运动感知装置

技术领域

本发明涉及一种运动感知装置，特别是指应用在计算机、移动通信等领域内的运动感知装置。

背景技术

运动感知装置，如鼠标，是最为常用的计算机接口设备之一。当用户在工作表面上移动鼠标时，鼠标内的运动感知装置便感知到此运动轨迹，由此控制计算机屏幕上的指针或光标。一般来讲，现有技术中有两种运动感知装置：机械感知装置和光学感知装置。

机械感知装置，如机械鼠标，一般包括：位于鼠标底部的橡皮球以及以机械方式连接在橡皮球上的两个滚轮。当鼠标在工作表面如鼠标垫或桌面上移动时，橡皮球转动，这时滚轮把橡皮球的转动转换为电信号，并控制计算机屏幕上指针或光标的运动。然而，机械鼠标很容易损坏，并且由于灰尘积累以及磨损会引起性能的降低、减少使用寿命。

图1为一般光学感知装置的原理示意图。光学感知装置30，如光学鼠标，包括：一个光发射装置31(如发光二极管)和一个图像阵列检测器阵列32。图像阵列检测器阵列32可以检测工作表面35(如鼠标垫或桌面等)的特征。当用户在工作表面35上移动鼠标时，光发射装置31会发射光线33到工作表面35，并通过把具有工作表面35特征的反射光线34回馈给图像阵列检测器阵列32。该图像阵列检测器阵列32会感知工作表面35图像的变化而判断该光学感知装置30的移动。通过计算接收到的图像之间的相关值，而指示显示器屏幕指针或光标的运动。其中，在光发射装置31和图像阵列检测器阵列32的前方可以根据需要设置透镜36、37。但是，这类光学感知装置对工作表面的要求比较高，用户一般都需要利用鼠标垫或具有一定纹理的工作表面才可以进行顺畅的操作。但当遇到玻璃或其他特别光滑的工作表面时，此类光学鼠标就容易失效而影响使用效果。因此，会给使用者带来了很大的不便，尤其在便携式的移动设备如笔记本电脑、移动电话或PDA中，这一缺陷就显得尤为突出。

为了克服上述一般光学感知装置的所具有的缺陷，美国公开专利申请第2003/0025671号揭示了一种利用光学轨迹球技术。该光学轨迹球技术的基本原理是：在鼠标的底部安装一个具有一定纹理且可以反射光线的光学轨迹球。该光学轨迹球的一部分在鼠标的内部，另外一部分在鼠标的外部，与工作表面相接触。在鼠标的内部同样安装一个发光装置和一个图像阵列检测器阵列。该发光装置的发射光线射到光学轨迹球表面，又反射到图像阵列检测器阵列上。这样设置，当鼠标在一个工作表面运动时，光学轨迹球会跟该工作表面发生摩擦而发生转动。由于该光学轨迹球的转动，使得图像检测阵列会接收到不同的图像信息，从而计算图像的相关值来控制显示设备屏幕指针或光标的运动。这种利用光学轨迹球的技术，可以使得光学感知装置脱离传统的鼠标垫，也不需要对工作表面有特别的要求，从而使操作变得非常方便。

但是，随着科技的不断发展，传统鼠标由于自身结构的缘故，其使用的局限性会越来越明显。特别的，当该鼠标或类似的光学运动感知装置应用在便携式的移动设备中，其不便于操作的缺点就显露无遗。例如，当鼠标需要在如在衣物、皮肤等不平整的表面上运动时，由于鼠标具有宽大的底面和较大的外型，而影响使用者操作的精确度和可靠度。更进一步，便携式的移动设备越做越小，需要借助光学运动感知装置来进行输入操作时，传统的鼠标更无法胜任。

综上所述，有必要研究一种更为方便可靠运动感知装置克服现有技术中的诸多缺陷与不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便可靠的运动感知装置。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之一实现：

一种运动感知装置，相对于表面运动，用以控制屏幕光标，包括：笔型的主体部、光学轨迹球及控制单元，其中所述笔型的主体部，内部设有发光装置和感光装置，外部设有按键，其中感光装置内具有图像检测阵列和信号处理单元。所述光学轨迹球，设置在主体部的前端，一部分位于主体部内部，一部分露出在主体部前端，在表面上移动时，光学轨迹球可自由的转动，其中位于主体部内部的轨迹球表面反射发光装置发出的光线到感光装置的图像检测阵列上，而信号处理单元对接收到的光线信息进行运算处理。所述控制单元，将感光装置输出的信号转换成可识别的控制信号，来控制屏幕光标。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之二实现：

一种运动感知装置，相对于表面运动，包括：笔型的主体部、光学轨迹球、手写功能模块、切换装置及控制单元。其中笔型的主体部，内部设有发光装置和感光装置，外部设有若干按键，其中感光装置内具有图像检测阵列和信号处理单元。所述光学轨迹球，设置在主体部的前端，可自由转动，发光装置发出的光线经过轨迹球表面的反射传到感光装置上，实现运动感知功能。所述手写功能模块，该手写功能模块内设有非接触式运动传感器，以感知该运动感知装置的运动情况。所述切换装置，用以实现运动感知模式与手写模式之间的模式切换。所述控制单元，将感光装置的运动信号以及非接触式运动传感器的运动信号，变成控制信号输出。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之三实现：

一种运动感知装置，相对于表面运动，包括：笔型的主体部、手写功能模块，切换装置及控制单元。其中，主体部包括：设置在主体部前端的运动感知部件，可以感知到运动感知装置在表面移动的运动信息；设置在主体部外围的按键。所述手写功能模块，该手写功能模块内设有非接触式的运动传感器，以感知该运动感知装置在空间运动的运动信息。所述切换装置，用以实现运动感知模式与手写模式之间的模式切换。所述控制单元，将运动感知部件感知到的运动信息作为运动控制信号或手写控制信号输出。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之四实现：

一种运动感知装置，包括：笔型主体部，该主体部设有非接触式的运动传感器，用以感知该运动感知装置在空间内的运动状况。切换装置，用以实现感知运动模式与手写模式之间的模式切换。控制单元，用以将运动传感器所感知到的运动信息变成运动控制信号或手写控制信号输出。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之五实现：

一种运动感知装置，包括：笔型主体部、压力传感器、切换装置及控制单元。其中，该主体部设有非接触式的运动传感器，用以感知该运动感知装置在空间内的运动情况。所述压力传感器，感知该运动感知装置在一表面上运动。所述切换装置，用以实现运动感知模式与手写模式之间的模式切换。所述控制单元，在感知运动模式下，将位移传感器所感知到的运动信息变成运动控制信号输出；在手写模式下，将压力传感器感知到运动信息变成手写控制信号输出。

与现有技术相比，本发明笔型运动感知装置除了具有一般鼠标的功能外，本发明的光学轨迹球结构应用在笔型运动感知装置中，可以使得使用者在任一表面进行操作，与现有技术相比，使用的便捷性大大提高；同时，与笔型结构相结合，更加便于使用操作者操作，且指向更准确，提高了使用的精确度与可靠度。

本发明安装有非接触式运动传感器的手写功能模块应用在笔型运动感知装置中，可以使得使用者在不借助辅助装置的情况下，进行手写操作。与现有技术相比，具有更大的应用范围与应用的便捷性。

进一步而言，本发明更将非接触式运动传感器直接用来感知运动状态，同时实现手写操作，可更进一步的简化结构及节省成本。因此，本发明笔型运动感知装置与现有技术相比，具有突出的进步与十分明显的有益效果。

附图说明

图1是现有技术中常见的光学运动感知装置结构示意图。

图2是本发明的一实施例的光学运动感知装置示意图。

图3是本发明的一实施例的光学运动感知装置内部结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图具体介绍本发明的各种实施例，图中相同的结构或功能用相同的数字标出。应该指出的是，附图的目的只是便于对本发明具体实施例的说明，不是一种多余的叙述或是对本发明范围的限制，此外，附图没有必要按比例画出。

图2和图3是本发明一具体实施例的结构示意图。它描述了一种光学的运动感知装置10，具有笔形指向功能及数据输入功能。所述运动感知装置10可与计算机连接，作为指针和光标的控制装置，如鼠标，实现控制和输入的功能，如桌上型或便携式电脑等；也可以与移动通信设备连接，实现控制及输入的功能，如手机、PDA等。当然，本发明也可应用在其他运动感知领域内。在本发明的应用中，所述运动感知装置10和主机(即计算机、手机及PDA等)可以通过有线或无线的方式进行通信，其中有线的通信方式可以是通讯连接接口(COM)、PS/2连接接口、通用串行汇流排接口(USB)；而无线通信方式可以包括无线电频率(如蓝牙等)或是红外，但并不局限于此。

所述运动感知装置10具有一笔型的主体部11。该笔型的主体部11可以是圆柱形，也可以是菱柱形、方柱形或适于象笔一样手握、一个或多个手指夹持的其他形状。其中，该主体部11上设置了至少一个或多个按键12，如同一般计算机鼠标的左键、右键或中键。在本发明一优选的实施方式中，该些按键12设置在该运动感知装置10的下半部分，目的是为了方便使用者的操作。当然，在本发明的其他实施方式中，它也可以根据实际需要，设置在所述光学运动感知装置10的中部、上部或顶端(后端)等其他部位。

所述运动感知装置10主体部11的下端(前端)设置有一光学轨迹球13。该光学轨迹球13具有纹理，其中该纹理可以是轨迹球本身具有的，也可以根据需要特殊设定的，如可以设定为是如同一般光电鼠标垫的纹理，但不限于此。该光学轨迹球13整体被固定在主体部11的前端，但可在任何方向上自由的转动。在本发明优选实施方式中，该光学轨迹球13的直径是8毫米。在本发明另一实施方式中，该光学轨迹球13的直径可以在5毫米到10毫米之间。在本发明另一实施方式中，该光学轨迹球13的直径也可以在0.1毫米到30毫米之间。该光学轨迹球13的一部分位于笔型主体部11的内部，另外一部分露于笔型主体部11的前端。当所述运动感知装置10在一表面上移动时，该光学轨迹球13与表面发生摩擦而自由的转动。其中，所述表面可以是鼠标垫；可以是屏幕本身；可以是桌面、书本及玻璃等反射或非反射的平整面；也可以是衣物或皮肤表面等不规则面，但不限于此。

所述运动感知装置10包括感光装置14及发光装置15。在本发明的一个具体的实施方式中，所述感光装置14包括多个排列成二维阵列的图像检测阵列(未图示)，这个图像检测阵列通过电耦合到一个信号处理单元(未图示)上，以处理图像阵列检测器获得的信号。运行时，发光装置15发出的入射光线17照在光学轨迹球13的表面上，感光装置14感应从光学轨迹球13表面反射的反射光线18。该反射光线18中包含了光学轨迹球13表面的特征信息，如表面的颜色，纹理，对比度，亮度，光滑度等等。当用户在一表面上移动所述运动感知装置10时，所述光学轨迹球13会与该表面发生摩擦而相应发生转动。由于该光学轨迹球13的转动，会使发光装置15入射光线17照射到的光学轨迹球13的不同表面，从而反射到感光装置14的图像阵列检测器阵列中的反射光线18所包含的信息亦随之改变。该感光装置14中的信号处理单元通过对反射光线18中信息变化的计算来感知所述运动感知装置10相对于表面的运动情况。基于此相对运动，信号处理单元进行计算，会通过一控制单元(未图示)发送一个可识别的控制信号给主机，从而控制相应的显示屏幕上指针或光标的运动。所述控制单元可以是一单独的控制器或由是控制电路。本发明运动感知装置10内部还包括一电路板16，其中感光装置14与发光装置15设置在该电路板16上。所述控制单元也设置在该电路板16上。当然，也可以根据需要设置其他相关的电子电路及电子元器件。

这里需要指出的是，图2和图3从外型和内部结构以示意的形式描述了光学运动感知装置10，里面并没有画出所有的部件。比如，光学运动感知装置10可以在从发光装置15到光学轨迹球13表面以及从光学轨迹球13表面到感光装置14的光路上包含一个或多个透镜(未图示)。在本发明的一个具体的实施方式中，发光装置15可以包括一个高效光源。该光源可以是一个发光二极管(LED)，也可以是光束更为集中的激光等。如果发光装置是发光二极管，可以让感光装置14离轨迹球13更加近一点。为了实现更加好的效果，也可以把整个光路封闭在一个不透光的狭窄环境中。此外，感光装置14中的图像检测阵列和信号处理单元可以装配在一个芯片上或是分开装配在不同的芯片上。

通过这样设置，本发明笔型运动感知装置10除了具有一般鼠标都具有的功能以外，本发明将光学轨迹球应用到笔型运动感知装置中，可以使得使用者在任一表面进行灵活可靠的操作。与现有技术相比，使用的便捷性大大提高；同时，与笔型结构相结合，更加便于使用操作者操作，且指向更准确，提高了使用的精确度与可靠度。

所述运动感知装置10还包括一手写功能模块20(或称功能模块20)。所述运动感知装置10相连的主机(如计算机、手机及PDA等)上安装有与该手写功能模块20相匹配的手写软件。该等手写软件已经广泛应用于计算机及手机等诸多电子设备中。由于当所述运动感知装置10被抬起时，光学轨迹球13不工作而无法感知运动轨迹。但是，在用户利用该装置10进行手写操作时，需要多次的抬起该装置10。因此，只利用光学轨迹球13来感知该装置10的运动轨迹而无法实现手写操作。所以，本发明增加手写功能模块20的目的在于：用户可以手握所述运动感知装置10的笔型主体部11，进行顺利的手写操作。由于本发明运动感知装置10具有笔型的主体部11而整体显示为笔的形状，非常适合使用者手握并进行手写操作。

所述手写功能模块20内设置有一非接触式的运动传感器(未图示)，该运动传感器与电路板16上的控制电路或控制器电性连接。该运动传感器被开启后，它可以时刻感知该运动感知装置10在空间的运动情况。在本发明的一优选实施方式中，该运动传感器可以是微电子机械系统传感器(MEMS Sensor)，也可以使磁性传感器(Magnetic Sensor)，其中该微电子机械系统传感器是一种惯性加速度传感器，通过感知到的加速度来产生该运动感知装置10的速度和位移。它采用的传感技术主要是压电、压阻和电容性传感。其中一般的电容或压电式技术的加速度传感器是通过测量微机械质量块结构的移动来实现的。当用户移动或转动该运动感知装置10时，它能够完全实时的检测到用户手的动作和倾向，并将检测到的信号转变成控制信号从而控制主机的显示屏幕上的指针或光标运动。该微电子机械系统传感器已经成功应用到任天堂的家庭游戏控制台(Wii)中。而所述磁性传感器也是一种非接触式的传感器。磁性传感器主要检测磁场的存在，测量磁场的大小，确定磁场的方向或测定磁场的大小或方向是否有改变。磁性传感器可用于检测静止的或运动的有磁性的物体或者用于追踪虚拟现实或运动控制等应用。感知该装置10在一背景磁场中的运动情况。所述背景磁场可以是地球磁场或是通过电性或磁性装置产生的磁场。在本发明一优选的实施方式中，磁性传感器有一个比较低的频率(clock rate)，该频率低于50赫兹，可过滤掉环境中许多电子设备而产生的变化磁场。因此，可以利用磁性传感器来时刻获知移动的目标物在磁场中的具体位置变化。本发明中，该电性或磁性装置可以设置在主机上或一特定的装置上。而磁场的大小等则可根据该运动感知装置10实际的应用环境而设定。在本发明的手写模式下，用户手握并移动该笔型运动感知装置10。该手写功能模块20内的微电子机械系统传感器或磁性传感器感知到所述光学运动感知装置10的运动轨迹，并将该移动信号转化为控制信号传给主机，主机通过相应的手写软件识别该运动感知装置10对应的运动轨迹并在屏幕上显示相应的文字或图像，从而实现手写功能。

因此，本发明不但可以解决一般光学鼠标等运动感知装置无法实现手写功能，而且当用户在操作该笔型运动感知装置10时，可以在一般的工作表面上进行，这样可以克服传统手写工具必须依靠额外的手写板等缺陷，而只需携带一支笔型光学运动感知装置10就可实现导航功能和手写功能。

在以上实施方式中，介绍了微电子机械系统传感器或磁性传感器两种非接触式运动传感器。它可以时刻感知所述运动感知装置10在空间中的运动情况，即便所述运动感知装置10不在任何表面上运动。此类运动传感器也可以是重力传感器或其他加速度传感器等。

所述运动感知装置10还包括一切换按键21及实现切换功能的电路或结构(未图示)。该切换按键21与实现切换功能的电路或结构构成本发明的切换装置。该切换装置的功能是在光学轨迹球模式和手写模式之间的模式切换。当需要手写的时候，按下此按键21后，进入手写模式。所述手写功能被开启，即非接触式运动传感器功能被开启。所述非接触式运动传感器的运动轨迹被记录，并相应的显示在屏幕上。用户根据屏幕上手写软件的显示进行手写操作。放开或抬起该按键21后，手写功能被关闭，即非接触式运动传感器功能被关闭，恢复到正常的导航操作，即运动感知模式下。该手写功能模块20通过感知用户手的动作和倾向或光学运动感知装置10在磁场中的位置等方法来判断用户在二维甚至三维方向上的运动轨迹。

以下描述的是本发明一具体的实施方式。需要手写时，按下按键21，进入手写模式。所述手写功能模块20和运动感知部件同时工作，其中运动感知部件主要由光学轨迹球13、感光装置14及发光装置15所组成。当该运动感知装置10在一表面上移动的时候，运动感知部件与手写功能模块20中的非接触式运动传感器一同感知该装置10的运动轨迹。但是在手写模式下，该运动感知部件的运动轨迹只会在手写软件上被记录下来。当该运动感知装置10被抬起时，运动感知部件不工作，而只有运动传感器感知该装置10的运动轨迹(没有运动感知部件感知运动轨迹)。此时，该运动传感器的运动轨迹不会被手写软件所记录。然后，当该运动感知装置10被重新放在表面上时，由于在这之前一直有运动传感器在感知该装置10的运动轨迹，所以该运动感知装置10被重新放置的具体位置(即与已经被手写软件记录的运动轨迹的相对位置)可以被感知和确定。再接下来，当该运动感知装置10继续在表面上运动时，运动感知部件与运动传感器又共同感知该装置10的运动轨迹。该运动感知部件的运动轨迹在手写软件上被记录下来。以此类推，手写软件根据记录下来的图形来识别相应的文字或图形。于是，该运动感知装置10便可实现手写的功能。在这个实施方式中，在运动感知模式(即一般导航模式)下，由运动感知部件感知该装置10的运动轨迹而控制屏幕光标或指针，实现导航功能。在手写模式下，非接触式运动传感器被开启。该非接触式运动传感器感知该装置10在空间上所有运动信息。而运动感知部件感知到的运动轨迹则通过软件被记录下来，最终形成相应的文字或图形。

诚然，本发明光学运动感知装置10的手写功能模块20并非一定要与在上面描述的光学轨迹球13的相结合，也可与具有笔型形状的一般光学运动感知装置或机械的运动感知部件相结合。因此，在本发明的一实施方式中，本发明的笔型运动感知装置是普通的光学运动感知装置，即前端的运动感知部件没有光学轨迹球，而是如图1所示的一般光学感知部件30，即依靠发光装置15发射光线到一工作表面，具有该工作表面纹理信息的发射光线被感光装置14所感知而实现运动感知功能。此时，切换按键的作用变成切换该一般光学感知功能与手写功能。在本发明另一实施方式中，本发明的笔型运动感知装置是机械感知装置，即感知装置前端是橡皮球及以机械方式连接在橡皮球上的两个滚轮结构。此时，切换按键的作用变成切换该机械感知功能与手写功能。另外，该手写功能模块20与所述光学运动部件可以集成在一个芯片或一个元器件上，也可分别设置在单独的芯片上。

当然，由于微电子机械系统传感器或磁性传感器均为非接触式传感装置，用户也可以脱离工作表面进行书写操作。在本发明的另一实施方式中，也可以仅依靠手写功能模块20实现手写。即，仅根据手写功能模块20中的运动传感器来感知该运动感知装置10的运动轨迹，且该运动轨迹被手写软件所识别并记录。此时，智能化程度较高的手写软件可以仅根据该运动传感器感知到的运动轨迹来识别相应的文字或图形。在现有技术中，已经有比较职能的手写软件根据运动轨迹，即便是比较潦草的或不规则、比例失调的轨迹，而识别出多个近似的文字及图形，供使用者选择。这样设置，用户甚至都不需要借助任何工作表面，就能完成手写操作。

下面介绍本发明的又一实施方式。位于笔型运动感知装置10主体部11前端的光学或机械运动感知部件可以用上述提到的微电子机械系统传感器或磁性传感器等非接触式运动传感器替代。所述非接触式运动传感器同时起到导航与手写作用。在该实施方式中，按下切换按键后，由导航功能模式转化为手写模式。所述运动传感器在切换按键被按下前，实现正常的导航操作；在切换按键被按下后，实现手写功能操作。在手写操作模式下，相应的智能手写软件仅根据该运动传感器感知到的运动轨迹来识别相应的文字或图形。这样设置，可以仅通过一切换装置和一微电子机械系统传感器或磁性传感器等运动传感器就能使得使用者在手写功能与运动感知(如导航)功能之间实现功能的切换，从而使得运动感知装置的内部结构更加简化。

在本发明一实施方式中，在本发明运动感知装置10的主体部11前端设置一压力传感器。所述微电子机械系统传感器或磁性传感器等非接触式运动传感器同时起到导航与手写作用，通过一切换装置来实现手写模式与运动感知(如导航)模式之间的模式切换。在正常操作时，即在导航模式下，屏幕光标的控制通过对非接触式运动传感器感知所述装置在空间内的运动信号进行处理，作为可识别的控制信号输出给主机来实现。当用户手写时，切换到手写模式。用户需要把该运动感知装置10与表面相接触，通过设置在主体部前端的压力传感器感知到该运动感知装置已经与表面接触到。此时，非接触式运动传感器的运动轨迹被相应的手写软件所记录。而当用户需要写下一笔时，该运动感知装置10被抬起而与表面分开，压力传感器感知到两者分开。此时，非接触式运动传感器的运动轨迹只会通过控制单元被主机所识别与感知，而不会被手写软件记录。主机接收到控制信号后，会将该运动传感器的运动轨迹记录下来，并可以通过光标的形式在屏幕上显示。这样，用户可以根据光标的具体位置而知道什么时候可以手写下一笔。当需要下一笔，用户将该装置10与表面接触，而使压力传感器感知到，此时非接触式运动传感器的运动轨迹被相应的手写软件所记录。以此类推，手写软件根据记录下来的图形来识别相应的文字或图形。因此，该运动感知装置10便可实现手写的功能。

在本发明另一实施方式中，压力传感器(未图示)设置在笔形主体部11的前端或下端部分。在光标控制模式(即运动感知模式)下，该装置10的功能模块20根据对该装置10的运动感知而产生一个控制信号，从而控制光标运动。在一特别的实施方式中，该压力传感器在光标控制模式中不工作，所述运动传感器感知该装置10的运动，产生一个控制信号来控制光标运动。在本发明另一个特别的实施方式中，所述压力传感器在光标控制模式下也是工作的，只当该压力传感器感知该压力大于一预设值时，所述功能模块20的所述运动传感器才会根据感知到该装置10的运动来产生光标控制信号，从而控制光标的运动，在这个实施方式中，光标根据装置10的前端必须与一表面接触。如果在悬空状态下，用户移动该装置10不接触任何表面，光标是不动的。

在手写模式下，压力传感器是工作的。当用户移动该装置10，该装置10前端与一表面接触，功能模块20根据感知到装置10的运动情况和大于或等于预设值的压力。此时，功能模块20产生第一种运动信号。当用户在空气中移动该装置10时，根据被感知到的运动和低于预设值的压力，功能模块20产生第二种运动信号。每当手写下一笔，所述功能模块20便产生一个第一种运动信号。每当用户移动该笔型装置10在手写第一笔与第二笔之间时，功能模块20产生一个第二种运动信号。在一优选的实施方式中，功能模块20还包括一个图象识别单元来识别手写的文字，数字或特征。

本发明手写功能模块应用在笔型运动感知装置中，可以使得使用者在不借助任何辅助装置的情况下，进行手写操作。与现有技术相比，具有更大的应用范围与便捷性。本发明笔型运动感知装置通过设置切换装置，可以实现在导航等运动感知领域内的操作与手写操作之间灵活的切换，从而进一步实现控制与输入双重功能。

所述切换装置的切换按键21还可以作为选择按键，具有选择中文输入、英文输入或其他文字符号输入的功能。在本发明的一具体实施方式中，可以通过按一下切换按键21来选择中文输入，按两下切换按键21来选择英文输入，以此类推选择不同的输入方式。当然，在本发明的另一实施方式中，还可以设置另外的按键来实现上述功能。另外，在手写软件根据用户输入的运动轨迹来识别文字或图形的过程中，手写软件会提供两个或多个与运动轨迹相近似的文字或图形供使用者选择，因此，在本发明笔型运动感知装置中还可设置一确认按键。当用户对需要的那个文字进行确认时，利用运动感知装置移动光标到所要确认的文字上时，按下此确认按键进行确认。

在本发明一实施方式中，该装置10可另外包括一个设置在主体11上的开关。在本发明一优选的实施方式中，该开关是一个键盘，包括一个或多个按键或按钮。在本发明又一实施方式中，该开关是一个组合开关，具有选择不同操作模式的功能，比如选择该装置10的相关操作如光标控制、手写等。

虽然上面已经揭示了本发明的具体实施方法，但是它们不是本发明范围的局限，熟知本技术领域的人员对以上所述具体实施的修改和变化也包含在本发明的范围之内。

Claims (30)

1.一种运动感知装置，相对于表面运动，用以控制屏幕光标，包括：

一笔型的主体部，内部设有发光装置和感光装置，外部设有按键，其中感光装置内具有图像检测阵列和信号处理单元；

一光学轨迹球，设置在主体部的前端，一部分位于主体部内部，一部分露出在主体部前端，在表面上移动时，光学轨迹球可自由的转动，其中位于主体部内部的轨迹球表面反射发光装置发出的光线到感光装置的图像检测阵列上，而信号处理单元对接收到的光线信息进行运算处理；及

控制单元，将感光装置输出的信号转换成可识别的控制信号，来控制屏幕光标。

2.如权利要求1所述的运动感知装置，其特征在于：所述发光装置的光源是一发光二极管，在发光装置与轨迹球之间设有透镜。

3.如权利要求2所述的运动感知装置，其特征在于：在感光装置与轨迹球之间设有透镜。

4.如权利要求1所述的运动感知装置，其特征在于：所述发光装置的光源是激光。

5.如权利要求1所述的运动感知装置，其特征在于：所述按键包括左键及右键。

6.如权利要求1至5任何一项中所述的运动感知装置，其特征在于：所述主体部内还具有一电路板，所述控制单元设置在电路板上，控制单元可以是控制器或控制电路。

7.一种运动感知装置，相对于表面运动，包括：

一笔型的主体部，内部设有发光装置和感光装置，外部设有按键，其中感光装置内具有图像检测阵列和信号处理单元；

一光学轨迹球，设置在主体部的前端，可自由转动，其中光学轨迹球表面反射发光装置发出的光线到感光装置上而感知该运动感知装置在表面上的运动情况；

一手写功能模块，该手写功能模块内设有非接触式运动传感器，以感知该运动感知装置在空间的运动情况；

一切换装置，用以实现运动感知模式与手写模式之间的模式切换；及

一控制单元，将感光装置的运动信息以及非接触式运动传感器的运动信息，变成控制信号输出。

8.如权利要求7所述的运动感知装置，其特征在于：所述运动传感器是微电子机械系统传感器。

9.如权利要求7所述的运动感知装置，其特征在于：所述运动传感器是磁性传感器。

10.如权利要求7所述的运动感知装置，其特征在于：所述发光装置的光源是一发光二极管，在发光装置与轨迹球之间设有透镜。

11.如权利要求8所述的运动感知装置，其特征在于：在感光装置与轨迹球之间设有透镜。

12.如权利要求7所述的运动感知装置，其特征在于：所述发光装置的光源是激光。

13.如权利要求7所述的运动感知装置，其特征在于：所述切换装置包括一切换按键和实现切换功能的电路。

14.如权利要求7所述的运动感知装置，其特征在于：所述按键包括左键及右键。

15.如权利要求7至14任何一项中所述的运动感知装置，其特征在于：所述主体部内还具有一电路板，控制单元设置在该电路板上，控制单元可以是控制器或控制电路。

16.一种运动感知装置，相对于表面运动，包括：

一笔型的主体部，包括：设置在主体部前端的运动感知部件，可以感知到运动感知装置在表面移动的运动情况；设置在主体部外围的按键；

一手写功能模块，该手写功能模块内设有非接触式的运动传感器，以感知该运动感知装置在空间运动的运动情况；

一切换装置，用以实现运动感知模式与手写模式之间的模式切换；及

一控制单元，将运动感知部件感知的运动信息作为运动控制信号或手写控制信号输出。

17.如权利要求16所述的运动感知装置，其特征在于：该运动感知部件包括发光装置和感光装置，发光装置发射光线到表面，感光装置接收反射光线信号。

18.如权利要求16所述的运动感知装置，其特征在于：该运动感知部件包括发光装置、感光装置及光学轨迹球，轨迹球反射发光装置的光线到感光装置上。

19.如权利要求17或18所述的运动感知装置，其特征在于：所述感光装置图像检测阵列和信号处理单元。

20.如权利要求19所述的运动感知装置，其特征在于：所述发光装置前方设有透镜。

21.如权利要求19所述的运动感知装置，其特征在于：所述感光装置前方设有透镜。

22.如权利要求16所述的运动感知装置，其特征在于：所述该运动感知部件包括橡皮球及以机械方式连接在橡皮球上的两个滚轮结构。

23.如权利要求16所述的运动感知装置，其特征在于：所述运动传感器是微电子机械系统传感器。

24.如权利要求16所述的运动感知装置，其特征在于：所述运动传感器是磁性传感器。

25.如权利要求16所述的运动感知装置，其特征在于：所述运动感知装置还包括用以实现文字符号选择功能的选择按键。

26.如权利要求16所述的运动感知装置，其特征在于：所述运动感知装置还包括用以对输入文字进行确认的确认按键。

27.如权利要求16至18任何一项中或20至26任何一项中所述的运动感知装置，其特征在于：该运动感知装置还具有一电路板，控制单元设置在该电路板上，该控制单元可以是控制器或控制电路。

28.一种运动感知装置，包括：

一笔型主体部，该主体部设有非接触式的运动传感器，用以感知该运动感知装置在空间内的运动情况；

一切换装置，用以实现感知运动模式与手写模式之间的模式切换；及

一控制单元，用以将运动传感器所感知到的运动信息变成运动控制信号或手写控制信号输出。

29.一种运动感知装置，包括：

一笔型主体部，该主体部设有非接触式的运动传感器，用以感知该运动感知装置在空间内的运动情况；

一压力传感器，设置在该主体部的前端，感知该运动感知装置与一表面上的接触情况；

一切换装置，用以实现运动感知模式与手写模式之间的模式切换；及

一控制单元，其中在运动感知模式下，将运动传感器所感知到的运动信息变成运动控制信号输出；在手写模式下，将压力传感器感知到与表面接触时的运动信息变成手写控制信号输出。

30.如权利要求29所述的运动感知装置，其特征在于：所述压力传感器设有一预设值，当压力大于或等于该预设值，所述压力传感器才判定所述运动感知装置与表面接触。

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