專利名稱：3d指示裝置與補(bǔ)償3d指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種3D指示裝置，特別是關(guān)于一種利用一方位傳感器并使用于計(jì)算機(jī)、動(dòng)作偵測(cè)、或?qū)Ш降?D指示裝置，且也是特別關(guān)于一種當(dāng)3D指示裝置移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用于補(bǔ)償方位傳感器的訊號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
圖I繪示出用戶利用一攜帶式電子裝置110，例如一 3D指示裝置或計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)，以偵測(cè)該攜帶式電子裝置的動(dòng)作，并將該偵測(cè)到的動(dòng)作轉(zhuǎn)換為一顯示光標(biāo)(cursordisplay),此顯示光標(biāo)例如為指示在一 2D顯示設(shè)備120的屏幕122上的光標(biāo)。亦即，當(dāng)攜帶式電子裝置110射出一光線，該對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為該光線碰觸到屏幕122之處。例如，攜帶式電子裝置110可為計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)或電視游樂器的手柄，而顯示設(shè)備120可為計(jì)算機(jī)或電視游 樂器的一部分。在圖中存在有兩個(gè)參考坐標(biāo)，例如為空間指示參考坐標(biāo)與顯示器坐標(biāo)，其分別與該攜帶式電子裝置110及顯示設(shè)備120相關(guān)聯(lián)。與指示裝置110相關(guān)聯(lián)的第一參考坐標(biāo)或空間指示參考坐標(biāo)是由如圖I所示的三個(gè)坐標(biāo)軸，即XP、YP及ZP，所定義而成。與顯示設(shè)備120相關(guān)聯(lián)的第二參考坐標(biāo)或顯示器坐標(biāo)則是由如圖I所示的三個(gè)坐標(biāo)軸，即XD、Yd及ZD，所定義而成。顯示設(shè)備120的屏幕122為參考坐標(biāo)XdYdZd中XdYd平面的一子集，參考坐標(biāo)XdYdZd則是與顯示設(shè)備120相關(guān)聯(lián)。因此，XdYd平面又可被視為顯示設(shè)備120的顯示平面。藉由上述位于屏幕122上的光標(biāo)，用戶可使用該攜帶式電子裝置實(shí)行操控以達(dá)到特定目的，此特定目的包括在顯示設(shè)備120上玩電視游戲等娛樂。為了在使用攜帶式電子裝置時(shí)有良好的互動(dòng)，當(dāng)用戶移動(dòng)攜帶式電子裝置110時(shí)，屏幕122上的光標(biāo)應(yīng)該對(duì)應(yīng)著攜帶式電子裝置110所移動(dòng)的方位、方向與距離進(jìn)行移動(dòng)，且屏幕122也應(yīng)顯示出光標(biāo)隨著上述的移動(dòng)而映像到顯示設(shè)備120的屏幕122上的新位置。攜帶式電子裝置110的方位可用該攜帶式電子裝置110于參考坐標(biāo)XpYpZp上的三個(gè)偏向角來(lái)表示，這三個(gè)偏向角分別為偏航角(yaw angle) 111、俯仰角(pitch angle) 112 與滾轉(zhuǎn)角(roll angle) 1130 在此,偏航角111、俯仰角112與滾轉(zhuǎn)角113是采用與商用交通工具，例如船舶及飛機(jī)等，相關(guān)的立體角(spatial angle)的通用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義。一般來(lái)說(shuō),偏航角111是指攜帶式電子裝置110相對(duì)于軸Zp的轉(zhuǎn)動(dòng)，俯仰角112是指攜帶式電子裝置110相對(duì)于軸Yp的轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾轉(zhuǎn)角113則是指攜帶式電子裝置HO相對(duì)于軸Xp的轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖I所示的公知技術(shù)中，當(dāng)攜帶式電子裝置110的偏航角111改變時(shí)，上述位于屏幕122上的光標(biāo)必須隨著偏航角111的改變而相對(duì)地在水平方向上移動(dòng)。圖2所示為當(dāng)用戶將攜帶式電子裝置110相對(duì)于軸Xp逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°時(shí)的情況。在圖2所示的另一公知技術(shù)中，當(dāng)偏航角111改變時(shí)，上述位于屏幕122上的光標(biāo)將對(duì)應(yīng)著做垂直方向的移動(dòng)。偏航角111的改變可被一陀螺儀偵測(cè)到，此陀螺儀感測(cè)攜帶式電子裝置110相對(duì)于軸Xp的角速度《x。圖I與圖2顯示出偏航角111相同的改變可能映像成屏幕122上光標(biāo)的不同動(dòng)作。因此，需要適當(dāng)?shù)囊谎a(bǔ)償機(jī)制來(lái)對(duì)攜帶式電子裝置110的方位進(jìn)行補(bǔ)償，以使其能正確且合意地對(duì)應(yīng)映像至顯示設(shè)備120的屏幕122上的光標(biāo)。在美國(guó)專利號(hào)7，158，118、7，262，760與7，414，611中(發(fā)明人皆為L(zhǎng)iberty)，”補(bǔ)償”所指的是對(duì)受到重力或相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行額外旋轉(zhuǎn)所影響的訊號(hào)進(jìn)行校正和補(bǔ)償。另外，在本發(fā)明中，”比對(duì)”所指的是藉由感測(cè)裝置所生成的訊號(hào)，并減少或消除與該感測(cè)裝置相關(guān)聯(lián)的噪聲后，以計(jì)算并取得攜帶式電子裝置110在第一參考坐標(biāo)或空間指示坐標(biāo)XpYpZp上實(shí)際的偏向角。此外，”映射”所指的是計(jì)算并轉(zhuǎn)換空間指示坐標(biāo)XpYpZp上的偏向角至位于第二參考坐標(biāo)或顯示器坐標(biāo)XdYdZd上的2D顯示設(shè)備120的顯示平面上的光標(biāo)。對(duì)使用有五軸動(dòng)作傳感器(可測(cè)量八14742、《￥、和《z)的攜帶式電子裝置進(jìn)行補(bǔ)償是本領(lǐng)域的通常知識(shí)，例如美國(guó)專利號(hào)7，158，118,7, 262，760與7，414，611中(發(fā)明人皆為L(zhǎng)iberty)提出了此種具有五軸動(dòng)作傳感器的攜帶式電子裝置，且也揭露了一種補(bǔ)償機(jī)制，該補(bǔ)償機(jī)制使用兩個(gè)重力感測(cè)裝置《￥和去檢測(cè)相對(duì)于Yp和Zp 二軸的轉(zhuǎn)動(dòng)， 且該補(bǔ)償機(jī)制還使用三個(gè)加速度傳感器Ax、Ay、和Az去檢測(cè)攜帶式電子裝置沿著參考坐標(biāo)XpYpZp的三個(gè)坐標(biāo)軸上的加速度。上述Liberty所提的使用有五軸動(dòng)作傳感器的攜帶式電子裝置可能無(wú)法輸出攜帶式電子裝置在3D參考坐標(biāo)上的偏向角。換句話說(shuō)，由于五軸動(dòng)作傳感器中加速度傳感器與重力感測(cè)裝置的限制，上述Liberty所提的攜帶式電子裝置無(wú)法立即地輸出偏向角于3D參考坐標(biāo)上，而只能輸出至2D參考坐標(biāo)上，亦即上述的使用五軸動(dòng)作傳感器的攜帶式電子裝置的輸出僅為2D參考坐標(biāo)上的平面模式。而且，當(dāng)攜帶式電子裝置在取得動(dòng)作傳感器所產(chǎn)生的訊號(hào)時(shí)受到動(dòng)態(tài)環(huán)境中外界或內(nèi)部的不良干擾，尤其是沿著重力方向上經(jīng)歷非預(yù)期的飄移或加速度時(shí)，上述的攜帶式電子裝置與補(bǔ)償機(jī)制無(wú)法精確或適當(dāng)?shù)赜?jì)算或取得該攜帶式電子裝置的移動(dòng)、角度、和方向。換句話說(shuō)，當(dāng)施加動(dòng)態(tài)作用(dynamic actions)或額外的加速度于上述Liberty所提供的具補(bǔ)償機(jī)制的攜帶式電子裝置上，尤其是沿著或大致上與重力相平行的方向上時(shí)，上述Liberty所提供的攜帶式電子裝置無(wú)法適當(dāng)且精確地輸出于空間參考坐標(biāo)XpYpZp上實(shí)際的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，也因此將立體角映像到2D顯示器參考坐標(biāo)時(shí)，例如參考坐標(biāo)XdYdZd,其映像程序便會(huì)嚴(yán)重地受到影響并產(chǎn)生錯(cuò)誤。更具體地說(shuō)，由于Liberty所提供的五軸補(bǔ)償方式無(wú)法直接且精確地檢測(cè)或補(bǔ)償相對(duì)于軸Xp的轉(zhuǎn)動(dòng)，故相對(duì)于軸Xp的轉(zhuǎn)動(dòng)必須從加速度傳感器所偵測(cè)到的重力加速度中推得。更進(jìn)一步而言，由于既有加速度傳感器的限制，只有當(dāng)攜帶式電子裝置為靜態(tài)時(shí)，該加速度傳感器上的讀值才是精確的，這是因?yàn)檫@些加速度傳感器無(wú)法將重力加速度從其他型態(tài)的加速度區(qū)分開來(lái)所致，這些其他型態(tài)的加速度例如為向心力所產(chǎn)生的加速度或使用者所施加的其他型態(tài)的額外的加速度。而且，公知技術(shù)只能根據(jù)由動(dòng)作傳感器所產(chǎn)生的訊號(hào)所推算的結(jié)果而在2D參考坐標(biāo)上輸出一相對(duì)的移動(dòng)樣板。例如，上述由Liberty所提出的前案只能以相對(duì)的方式輸出2D移動(dòng)樣板,并于一屏幕上顯不出一光標(biāo)，以對(duì)應(yīng)上述的2D相對(duì)移動(dòng)樣板。更具體來(lái)說(shuō)，光標(biāo)只能從一第一位置移動(dòng)到相對(duì)于該第一位置的一第二位置。像這一種隨著時(shí)間從前一位置移動(dòng)到下一位置的相對(duì)移動(dòng)無(wú)法精確地確定并輸出下一位置，尤其是在前一位置為一錯(cuò)誤位置的情況下，或者是在前一位置是錯(cuò)誤地被決定為下一位置之一不正確的參考點(diǎn)的情況下，在此下一位置是藉由該不正確的參考點(diǎn)及其相對(duì)的移動(dòng)方式所推得。就以意圖將光標(biāo)移出顯示屏幕的邊界而導(dǎo)致錯(cuò)誤輸出為例子，來(lái)清楚地解釋在公知技術(shù)中藉由相對(duì)移動(dòng)關(guān)系來(lái)取得移動(dòng)樣板的缺陷。在公知技術(shù)中的光標(biāo)到達(dá)一顯示器的邊界，接著并超出邊界或邊緣一段額外的距離的情況下，當(dāng)光標(biāo)來(lái)到一個(gè)新的位置，不管是在顯示器內(nèi)或仍然在邊界的外部，游標(biāo)便無(wú)法展現(xiàn)出一正確或絕對(duì)的模式。換句話說(shuō)，在到達(dá)一新的位置時(shí)，公知技術(shù)的光標(biāo)并不會(huì)以絕對(duì)的方式將上述超出邊界的額外距離列入考慮，反而會(huì)舍棄該超出邊界的額外距離，也因?yàn)樵摴鈽?biāo)使用該相對(duì)移動(dòng)關(guān)系，從而造成輸出一錯(cuò)誤的下一位置。由于在顯示器的邊界無(wú)法取得正確的位置，再加上采用上述的相對(duì)移動(dòng)關(guān)系來(lái)取得光標(biāo)的下一位置，故實(shí)際的移動(dòng)樣板將無(wú)法被推算而得。因此，本領(lǐng)域迫切需要一種較先進(jìn)的攜帶式電子裝置，以應(yīng)用在動(dòng)作感測(cè)、計(jì)算機(jī)或?qū)Ш缴?。該攜帶式電子裝置搭配改良的計(jì)算或比對(duì)方法，以精確地計(jì)算并取得于空間指示坐標(biāo)上實(shí)際的偏向角。對(duì)于導(dǎo)航或包括整合有顯示器的攜帶式通訊裝置在內(nèi)的計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，攜帶式電子裝置可能須包括以下的功能在一動(dòng)態(tài)環(huán)境且包括不良外部干擾的情況下，將此實(shí)際的角度映像成在顯示器參考坐標(biāo)上的一光標(biāo)、一指針或一位置信息。除此之夕卜，隨著3D技術(shù)的進(jìn)步且其應(yīng)用范圍也愈來(lái)愈廣泛，該應(yīng)用范圍包括在顯示器、互動(dòng)系統(tǒng) 及導(dǎo)航方面上的應(yīng)用，故對(duì)于一種能將位于一 3D或空間參考坐標(biāo)上的偏差實(shí)時(shí)且精確輸出的電子裝置的需求也愈來(lái)愈迫切，此電子裝置例如包括整合有多個(gè)動(dòng)作傳感器的一動(dòng)作感測(cè)裝置、一電子裝置、一導(dǎo)航設(shè)備或一通訊裝置。而且，對(duì)于一種改良的比對(duì)方法或模型的需求也愈形迫切，該比對(duì)方法或模型可以對(duì)動(dòng)作傳感器所發(fā)出的訊號(hào)進(jìn)行處理，以矯正或去除與該動(dòng)作傳感器所發(fā)出的訊號(hào)或訊號(hào)總成相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤訊號(hào)或噪聲。此外，根據(jù)所應(yīng)用的領(lǐng)域，所輸出的在3D參考坐標(biāo)上的偏差能被進(jìn)一步映射或轉(zhuǎn)換至能運(yùn)用在2D參考坐標(biāo)上的模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的其中一目的在于提供一種電子裝置，該電子裝置使用一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊，此電子裝置例如是應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、動(dòng)作感測(cè)或?qū)Ш缴稀４穗娮友b置包括一加速度傳感器、一磁力計(jì)與一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，加速度傳感器是用以量測(cè)或偵測(cè)軸向加速度Ax、Az> Ay,磁力計(jì)是用以量測(cè)或偵測(cè)磁力Mx，My，Mz，而轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器則是用以量測(cè)或偵測(cè)角速度《x、《y、 z。藉此，能取得包括偏向角在內(nèi)的結(jié)果偏差(resulting deviation),該偏向角包括電子裝置在一動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其于一空間指示參考坐標(biāo)上的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。而且，上述的包括偏向角在內(nèi)的結(jié)果偏差能以絕對(duì)的方式取得并輸出，亦即能反應(yīng)本發(fā)明的電子裝置在空間指示參考坐標(biāo)上實(shí)際的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，且較佳能排除動(dòng)態(tài)環(huán)境中的不良外部干擾。本發(fā)明的另外一目的在于提供一種改良的比對(duì)方法或模型，該比對(duì)方法能改進(jìn)隨著時(shí)間所累積的錯(cuò)誤訊號(hào)及噪聲，這些錯(cuò)誤訊號(hào)及噪聲是與多個(gè)動(dòng)作傳感器所發(fā)出的訊號(hào)相關(guān)聯(lián)。這些動(dòng)作傳感器所發(fā)出的訊號(hào)包括在動(dòng)態(tài)環(huán)境中加速度傳感器Ax、Az、Ay所產(chǎn)生的訊號(hào)，磁力計(jì)Mx，My，Mz所產(chǎn)生的訊號(hào)，以及陀螺儀《x、《y、《2所產(chǎn)生的訊號(hào)。換句話說(shuō)，累積的錯(cuò)誤訊號(hào)可以被消除或校正，其中這些累積的錯(cuò)誤訊號(hào)是與一動(dòng)作感測(cè)模塊所發(fā)出的訊號(hào)總成相關(guān)聯(lián)，且該動(dòng)作感測(cè)模塊包括多個(gè)動(dòng)作傳感器，這些動(dòng)作傳感器是用以偵測(cè)相對(duì)應(yīng)于參考坐標(biāo)上的不同軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的又一目的在于提供一改良的比對(duì)方法，以正確地計(jì)算并輸出一結(jié)果偏差,該結(jié)果偏差包括一組偏向角，而這些偏向角則包括在一空間指示坐標(biāo)上的一偏航角、一俯仰角與一滾轉(zhuǎn)角，該偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角是對(duì)應(yīng)到該空間指示坐標(biāo)上的三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸。藉由對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器所發(fā)出的與角速度相關(guān)的訊號(hào)、加速度傳感器所發(fā)出的與軸向加速度相關(guān)的訊號(hào)及磁力計(jì)所發(fā)出的與磁力相關(guān)的訊號(hào)進(jìn)行比對(duì)，可精確地取得并輸出上述的偏向角，而這些偏向角則可在進(jìn)一步地映射至不同于該空間指示坐標(biāo)的另一個(gè)參考坐標(biāo)上。于本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在存有干擾的情況下(此干擾是由電子裝置的用戶或從周遭環(huán)境中引入，例如是外部電磁場(chǎng))，本發(fā)明提供一獨(dú)特的更新程序，此更新程序包括一數(shù)據(jù)相關(guān)模型(data association model),以智能地處理從一動(dòng)作感測(cè)模塊所接收的訊號(hào)，以在3D參考坐標(biāo)輸出一結(jié)果偏差，并將干擾所引發(fā)的負(fù)面效用削減或刪除。本發(fā)明的再一目的在于提供一種映射方法，以將上述的位于一空間指示參考坐標(biāo)上的偏向角映射到一顯示器坐標(biāo)上，這些偏向角較佳是分別對(duì)應(yīng)到該空間指示參考坐標(biāo)的三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸，亦即偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，而顯示器坐標(biāo)可位于電子裝置的外部或與電子裝置相整合。藉由上述的映射，可在異于空間指示參考坐標(biāo)的顯示器坐標(biāo)上取得一移動(dòng)樣板，亦即將屬于該結(jié)果偏差的偏向角映射或轉(zhuǎn)換至該移動(dòng)樣板。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，提供一種電子裝置，此電子裝置可產(chǎn)生3D偏向角并例如是應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、動(dòng)作感測(cè)或?qū)Ш缴稀ｋ娮友b置使用一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊，并藉由一改良的比對(duì)方法以刪除該九軸動(dòng)作感測(cè)模塊所產(chǎn)生的累積錯(cuò)誤訊號(hào)，從而取得位于一空間指示參考坐標(biāo)上并對(duì)應(yīng)于該電子裝置的移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)的偏向角。本發(fā)明所提供的比對(duì)方法或比對(duì)模型，可藉由對(duì)上述九軸動(dòng)作感測(cè)模塊所產(chǎn)生的訊號(hào)進(jìn)行比對(duì)，而取得并以絕對(duì)的方式輸出電子裝置的結(jié)果偏差的偏向角，該九軸動(dòng)作感測(cè)模塊可偵測(cè)到電子裝置對(duì)應(yīng)于Xp軸、Yp軸與Zp軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度或角速度，也可偵測(cè)到電子裝置沿著Xp軸、Yp軸與Zp軸的軸向加速度，且可偵測(cè)到電子裝置沿著Xp軸、Yp軸與Zp軸的周圍磁力(ambient magnetism),此磁力例如是地球磁場(chǎng)或來(lái)自其他星球的磁場(chǎng)。換句話說(shuō)，本發(fā)明能消除或減少在一動(dòng)態(tài)環(huán)境中所產(chǎn)生的累積錯(cuò)誤訊號(hào)與噪聲，以精確地輸出電子裝置在一 3D空間指示參考坐標(biāo)上的偏向角，該偏向角包括偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。上述的動(dòng)態(tài)環(huán)境包括連續(xù)的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、受到外部重力的影響、磁場(chǎng)及在多個(gè)方向上額外的加速度，或者包括隨著時(shí)間而變化的非線性移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，位于該3D空間指示參考坐標(biāo)上且經(jīng)過(guò)補(bǔ)償并精確輸出的偏向角，能更進(jìn)一步地被映射或轉(zhuǎn)換到另一個(gè)參考坐標(biāo)中，此參考坐標(biāo)例如為上述的顯示器坐標(biāo)，其例如為一 2D參考坐標(biāo)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種電子裝置，此電子裝置使用一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊。其中，該電子裝置的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊包括至少一陀螺儀、至少一加速度傳感器與至少一磁力計(jì)。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，九軸動(dòng)作感測(cè)模塊包括一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器、一加速度傳感器與一磁力計(jì)，此轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器可用于檢測(cè)角速度《X、Wy> z并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的訊號(hào)，力口速度傳感器可用于檢測(cè)軸向加速度Ax，Ay, Az并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的訊號(hào)，而磁力計(jì)可用于檢測(cè)磁力Mx, My, Mz并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的訊號(hào)。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，在另一實(shí)施例中，上述轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器可能包括三個(gè)陀螺儀，其分別對(duì)應(yīng)到電子裝置在3D空間參考坐標(biāo)上的角速度《x、《y、;此外，上述加速度傳感器可包括三個(gè)加速度傳感器，其分別對(duì)應(yīng)到電子裝置在3D空間參考坐標(biāo)上的軸向加速度Ax，Ay，Az ;另外，上述磁力計(jì)可包括三個(gè)磁力傳感器(magnetic sensors),其分別對(duì)應(yīng)到電子裝置在3D空間參考坐標(biāo)上的磁力Mx, My, Mz,上述磁力傳感器例如為磁阻抗(magneto-impedance)傳感器或磁抗(magneto-resistive)傳感器。轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器偵測(cè)電子裝置于一與該電子裝置相關(guān)聯(lián)的參考坐標(biāo)上的轉(zhuǎn)動(dòng)，并提供帶有一轉(zhuǎn)動(dòng)率或一角速度信息的輸出訊號(hào)。上述的帶有角速度信息的輸出訊號(hào)包括三個(gè)部份，其分別對(duì)應(yīng)到參考坐標(biāo)的第一軸、第二軸與第三軸，亦即3D空間指示坐標(biāo)的Xp軸、Yp軸與Zp軸。加速度傳感器偵測(cè)電子裝置于空間參考坐標(biāo)上的軸向加速度，并提供一帶有加速度信息的輸出訊號(hào)，該空間參考坐標(biāo)例如為一 3D指示參考坐標(biāo)。上述的帶有加速度信息的輸出訊號(hào)包括三個(gè)部份，其分別對(duì)應(yīng)到參考坐標(biāo)的第一軸、第二軸與第三軸，亦即3D空間指示坐標(biāo)的Xp軸、Yp軸與Zp軸。磁力計(jì)偵測(cè)電子裝置于空間參考坐標(biāo)上的磁力，并提供一帶有磁力信息的輸出訊號(hào)，該空間參考坐標(biāo)例如為一 3D參考坐標(biāo)。上述的帶有磁力信息的輸出訊號(hào)包括三個(gè)部份，其分別對(duì)應(yīng)到參考坐標(biāo)的第一軸、第二軸與第三軸，亦即3D空間指示坐標(biāo)的Xp軸、Yp軸與Zp軸。上述的3D空間指示坐標(biāo)的Xp軸、Yp軸與Zp軸也可被簡(jiǎn)稱為X軸、Y軸與Z軸。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種補(bǔ)償方法，該補(bǔ)償方法是用以補(bǔ)償上述九軸動(dòng)作感測(cè)模塊所發(fā)出的訊號(hào)的累積誤差，此九軸動(dòng)作感測(cè)模塊是位于與一空間指示參考坐標(biāo)相關(guān)的動(dòng)態(tài)環(huán)境。在一實(shí)施例中，是藉由一硬件處理器來(lái)執(zhí)行或處理該補(bǔ)償方法。藉由執(zhí)行一數(shù)據(jù)比對(duì)，亦即將用來(lái)測(cè)量角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器所發(fā)出的訊號(hào)、用來(lái)測(cè)量軸向加速度的加速度傳感器所發(fā)出的訊號(hào)與用來(lái)測(cè)量磁力的磁力計(jì)所發(fā)出的訊號(hào)相比對(duì)，此硬件處理器可以用來(lái)補(bǔ)償與結(jié)果偏差相關(guān)的累計(jì)誤差，此累計(jì)誤差是源自于上述的3D指示裝置在空間指示坐標(biāo)及動(dòng)態(tài)環(huán)境下進(jìn)行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其九軸動(dòng)作感測(cè)模塊所發(fā)出的訊號(hào)。也因此，在動(dòng)態(tài)環(huán)境下，相應(yīng)于在3D空間指示坐標(biāo)下的3D指示裝置的移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果誤差可以精確地被取得。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種取得一結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括3D 指示裝置位于一空間參考坐標(biāo)中的偏向角，在3D指示裝置中裝設(shè)有一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊，且此3D指示裝置是在上述的空間參考坐標(biāo)中的一動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。上述的取得結(jié)果偏差的方法包括下述的步驟首先，取得一先前狀態(tài)(previous state)，此先前狀態(tài)與先前角速度(previous angular velocities) co x、co y、co 2相關(guān)聯(lián),此先前角速度 co x、co y、 z是由在前一時(shí)段T-I時(shí)的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊所發(fā)出的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)(motion sensorsignals)中獲取；再來(lái)，藉由取得量測(cè)角速度《x、《y、，以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的現(xiàn)今狀態(tài)，此量測(cè)角速度《x、《y、是由在一現(xiàn)今時(shí)段T的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中取得；之后，藉由取得量測(cè)軸向加速度Ax，Ay，Az與量測(cè)磁力Mx，My，Mz，以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一量測(cè)狀態(tài)，此量測(cè)軸向加速度Ax，Ay, Az與量測(cè)磁力Mx，My, Mz是由在現(xiàn)今時(shí)段T的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中取得，同時(shí)藉由現(xiàn)今狀態(tài)的量測(cè)角速度《x、《y、\以計(jì)算預(yù)計(jì)軸向加速度八1’，八7’，Az’與預(yù)計(jì)磁力Mx’，My’，Mz’ ；接著，藉由比對(duì)九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測(cè)狀態(tài)，以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一更新狀態(tài)；然后，計(jì)算并轉(zhuǎn)換九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的更新狀態(tài)至所述的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括3D指示裝置于空間參考坐標(biāo)中的偏向角。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種映射方法，此映射方法用以將偏向角轉(zhuǎn)換至一顯示器的一顯示器坐標(biāo)上，此顯示器具有一預(yù)定的屏幕尺寸，且上述的偏向角是與一 3D指示裝置在一空間參考坐標(biāo)中的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。在一實(shí)施例中，是將在一空間參考坐標(biāo)上的偏向角，包括偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，映射或轉(zhuǎn)換至位于一顯示器坐標(biāo)上且較佳是位于一 2D參考坐標(biāo)上進(jìn)行移動(dòng)的指示對(duì)象,此指示對(duì)象例如為指針。此映射方法包括下述的步驟藉由計(jì)算與顯示器坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的一預(yù)定敏感度以取得顯示器坐標(biāo)的邊界信息，并藉上述的偏向角與邊界信息而執(zhí)行在顯示器坐標(biāo)上的角度與距離的轉(zhuǎn)換。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種取得一結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括3D指示裝置位于一空間參考坐標(biāo)中的偏向角，在3D指示裝置中裝設(shè)有一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊，且此3D指示裝置是在上述的空間參考坐標(biāo)中的一動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。上述的取得結(jié)果偏差的方法包括下述的步驟首先，取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一先前狀態(tài)，此先前狀態(tài)包括一初始值組(initial-value set),此初始值組與先前角速度相關(guān)聯(lián),此先前角速度是由在前一時(shí)段T-I時(shí)的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊所發(fā)出的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中獲?。辉賮?lái)，藉由取得量測(cè)角速度《x、《y、，以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的現(xiàn)今狀態(tài)，此量測(cè)角速度《x、《y、 z是由在一現(xiàn)今時(shí)段T的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中取得；之后，藉由取得量測(cè)軸向加速度Ax，Ay,Az,以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一量測(cè)狀態(tài)，此量測(cè)軸向加速度Ax，Ay, Az是由在現(xiàn)今時(shí)段T中的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊所發(fā)出的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中取得，同時(shí)藉由現(xiàn)今狀態(tài)的量測(cè)角速度y、 z以計(jì)算預(yù)計(jì)軸向加速度Ax’，Ay’，Az ’ ；接著,藉由比對(duì)九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測(cè)狀態(tài)，以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一第一更新狀態(tài)；之后，藉由取得并運(yùn)算一量測(cè)偏航角以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一量測(cè)狀態(tài)，此量測(cè)偏航角是由九軸動(dòng)作感測(cè)模塊在一現(xiàn)今時(shí)段T所發(fā)出的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中取得，并基于九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的第一更新狀態(tài)而運(yùn)算一預(yù)計(jì)偏航角；然后，藉由比對(duì)九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測(cè)狀態(tài)，以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一第二更新狀態(tài)；接著，計(jì)算并轉(zhuǎn)換九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的第二更新狀態(tài)至所述的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括3D指示裝置于空間參考坐標(biāo)中的偏向角。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種3D指不裝置,其包括一方位傳感器、一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器、及一運(yùn)算傳感器。方位傳感器產(chǎn)生與3D指示裝置的一方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，且該3D指示裝置的方位是與地球相關(guān)聯(lián)的一全球參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)。轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器產(chǎn)生與3D指示裝置的一轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，且3D指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)是與3D指示裝置相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)。運(yùn)算處理器使用方位輸出與轉(zhuǎn)動(dòng)輸出以產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換輸出，該轉(zhuǎn)換輸出是與一顯不設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種補(bǔ)償3D指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，此方法可能包括下述步驟。產(chǎn)生與3D指示裝置的一方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，且該3D指示裝置的方位是與地球相關(guān)聯(lián)的一全球參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)。產(chǎn)生與3D指示裝置的一轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，且3D指示裝置的方位是與該3D指示裝置相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)。為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更能明顯易懂，下文將以實(shí)施例并配合所附圖示，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖I所繪不為在2D參考坐標(biāo)中且具有一五軸動(dòng)作傳感器的一公知技術(shù)。圖2所繪示為圖I的具有五軸動(dòng)作傳感器的公知技術(shù)，其繞著Xp軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，且受到進(jìn)一步的動(dòng)態(tài)交互作用。圖3所繪示為本發(fā)明的一實(shí)施例的一電子裝置的爆炸圖，此電子裝置例如為一指示裝置且具有一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊。圖4所繪示為本發(fā)明的一實(shí)施例的一電子裝置的方塊圖，其繪示出電子裝置的硬件零件。圖5所繪示為本發(fā)明的另一實(shí)施例的一電子裝置，此電子裝置例如為一指示裝置且具有一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊與一外部處理器。圖6所繪示為本發(fā)明的另一實(shí)施例的一電子裝置的爆炸圖，此電子裝置例如為一智能型手機(jī)或?qū)Ш皆O(shè)備，并具有一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊。圖7所繪示為本發(fā)明的一實(shí)施例的取得一電子裝置的結(jié)果偏差的方法的流程圖，此電子裝置可在一空間參考坐標(biāo)中進(jìn)行移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)。圖8所繪示為本發(fā)明的另一實(shí)施例的取得結(jié)果偏差的方法的流程圖，此方法包括將結(jié)果偏差映像至一電子裝置的一顯示器上。 圖9所繪示為將本發(fā)明的3D指示裝置的結(jié)果偏差的偏向角進(jìn)行映射的一實(shí)施例。圖10所繪示為一說(shuō)明性的流程圖，其繪示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的取得電子裝置的結(jié)果偏差的方法。圖11所繪示為一說(shuō)明性的流程圖，其繪示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的取得電子裝置的結(jié)果偏差的方法，此方法包括將結(jié)果偏差映像至一電子裝置的一顯示器上。圖12所繪示為一說(shuō)明性的流程圖，其繪示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的取得電子裝置的結(jié)果偏差的方法。圖13所繪示為一流程圖，其繪示出本發(fā)明的一實(shí)施例的補(bǔ)償3D指示裝置的旋轉(zhuǎn)的方法。圖14、圖15、與圖16分別繪示出本發(fā)明的三種不同實(shí)施例中的3D指示裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖3所繪示為本發(fā)明的一實(shí)施例的電子裝置300(例如指示裝置)的爆炸圖，此電子裝置300能在一空間指示參考坐標(biāo)(例如3D參考坐標(biāo))及一動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。此空間指示參考坐標(biāo)類似于圖I與圖2所繪示的參考坐標(biāo)XPYPZP。相對(duì)于時(shí)間軸，電子裝置300在上述的空間指示參考坐標(biāo)與動(dòng)態(tài)環(huán)境中所進(jìn)行的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)可為連續(xù)且非線性地。在此，“動(dòng)態(tài)”所指的是移動(dòng)或一般所指的運(yùn)動(dòng)(motion)。電子裝置包括一上蓋310、一印刷電路板(PCB) 340、一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器342、一加速度傳感器344、一磁力計(jì)345、一數(shù)據(jù)傳輸單元346、一運(yùn)算處理器348、一下蓋320及一電池組322。上蓋310包括數(shù)個(gè)控制鈕312，以供使用者于遙控時(shí)發(fā)出預(yù)定的指令。在一實(shí)施例中，殼體330包括上蓋310與下蓋320。于上述的動(dòng)態(tài)環(huán)境中，殼體330在受到使用者的操控或受到任何方向的外力的情況下，殼體330能于空間指示參考坐標(biāo)中進(jìn)行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3所不，在一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器342、加速度傳感器344、磁力計(jì)345、數(shù)據(jù)傳輸單兀346及運(yùn)算處理器348都可依附在印刷電路板340上。印刷電路板340是被殼體330所包覆，此印刷電路板340包括至少一基板，此基板具有一長(zhǎng)側(cè)邊，此長(zhǎng)側(cè)邊是大致平行于殼體330的長(zhǎng)側(cè)面。此外,外加的電池組322提供電力給整個(gè)電子裝置300。而且，在一實(shí)施例中，上述的動(dòng)態(tài)環(huán)境為本發(fā)明的電子裝置300所處的環(huán)境，其包括對(duì)本發(fā)明的電子裝置300所產(chǎn)生的不良外部干擾。在其中一例中，不良外部干擾包括不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由重力以外的不良外力所造成。在其他的例子中，不良外部干擾包括由不良電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的不良磁力。圖4所繪示為本發(fā)明的一實(shí)施例的電子裝置300的方塊圖，其繪示出電子裝置300的硬件零件。此電子裝置300包括一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302與一處理及傳輸模塊304，此九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器342、加速度傳感器344與磁力計(jì)345，而處理及傳輸模塊304包括數(shù)據(jù)傳輸單元346與運(yùn)算處理器348。在此，“九軸”所指的是三個(gè)加速度《x， y, GJz、三個(gè)軸向加速度Ax，Ay，Az、三個(gè)磁場(chǎng)Mx，My，Mz。九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302中的動(dòng)作傳感器342用以偵測(cè)并產(chǎn)生第一訊號(hào)組，此第一訊號(hào)組包括角速度《x，《y，，角速度《x，《y，是指電子裝置300于移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)于空間參考坐標(biāo)的三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸XP，YP，Zp的角速度。上述的角速度《x， y，是分別對(duì)應(yīng)到三個(gè)坐標(biāo)軸XP，Yp, Zpo加速度傳感器344用以偵測(cè)并產(chǎn)生第二訊號(hào)組，此第二訊號(hào)組包括軸向加速度Ax,Ay,Az,軸向加速度Ax,Ay,Az是指電子裝置300于移 動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，沿著空間參考坐標(biāo)的三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸XP，Yp, Zp的軸向加速度。上述的軸向加速度Ax，Ay, Az是分別對(duì)應(yīng)到三個(gè)坐標(biāo)軸XP，YP, ZP。磁力計(jì)345用以偵測(cè)并產(chǎn)生第三訊號(hào)組，此第三訊號(hào)組包括磁場(chǎng)Mx, My, Mz,磁場(chǎng)Mx, My, Mz是指電子裝置300于移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，沿著空間參考坐標(biāo)的三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸XP，Yp, Zp所承受的磁場(chǎng)。上述的磁場(chǎng)Mx,My,Mz是代表電子裝置300的周圍磁場(chǎng)(ambient magnetic field,例如地球磁場(chǎng))的方向與強(qiáng)度，上述的磁場(chǎng)Mx，My，Mz分別對(duì)應(yīng)到三個(gè)坐標(biāo)軸XP，Yp，Zp。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，上述的”九軸”并非一定需在特定方位成垂直，其也可在不同的方位做轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明所揭露的上述坐標(biāo)系統(tǒng)僅是用于說(shuō)明，其他位于不同的方位及/或具不同標(biāo)號(hào)的坐標(biāo)軸也可以適用于本發(fā)明。而且，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，動(dòng)作感測(cè)模塊或電子裝置300的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302可為微機(jī)電(MEMS)式傳感器。在本實(shí)施例中，上述九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器342更包括至少一共振體(resonating mass),以使轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器能利用柯氏加速度的效應(yīng)來(lái)偵測(cè)并量測(cè)該共振體沿著空間參考坐標(biāo)的一坐標(biāo)軸所進(jìn)行的移動(dòng)，從而產(chǎn)生包括位于空間參考坐標(biāo)的角速度《x，《y，《2的第一訊號(hào)組。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解屬于微機(jī)電式傳感器的一三軸轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器(three-axis rotation sensor)中，在沿著空間參考坐標(biāo)的X軸、Y軸及Z軸設(shè)置有三個(gè)共振體，以產(chǎn)生并取得三個(gè)共振體的移動(dòng)量。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解本發(fā)明之九軸動(dòng)作傳感器302包括微機(jī)電式的一三軸加速度傳感器、一三軸轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器及一三軸磁力計(jì)。數(shù)據(jù)傳輸單元346是電性連接到九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302，以傳輸?shù)谝挥嵦?hào)組、第二訊號(hào)組與第三訊號(hào)組。在較佳實(shí)施例中，藉由印刷電路板340上的電性連接，數(shù)據(jù)傳輸單元346傳輸九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302所發(fā)出的第一、第二與第三訊號(hào)組至運(yùn)算處理器348。運(yùn)算處理器348接收并計(jì)算由數(shù)據(jù)傳輸單元346來(lái)的第一、第二與第三訊號(hào)組。藉由與九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302進(jìn)行傳訊，運(yùn)算處理器348可以計(jì)算電子裝置300的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括三個(gè)偏向角，其較佳是分別對(duì)應(yīng)到空間參考坐標(biāo)的三個(gè)坐標(biāo)軸。上述的偏向角包括如圖I與圖2所示的偏航角111、俯仰角112與滾轉(zhuǎn)角113。為了計(jì)算結(jié)果偏差，運(yùn)算處理器348是使用一比對(duì)機(jī)制或算法去消除源自于九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302發(fā)出的第一、第二與第三訊號(hào)組所產(chǎn)生的累積誤差；藉此，在上述的動(dòng)態(tài)環(huán)境中，可在排除上述不良外部干擾的情況下取得電子裝置300之九軸動(dòng)作感測(cè)模塊302的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括在空間參考坐標(biāo)中的偏向角，此偏向角較佳是對(duì)應(yīng)到空間參考坐標(biāo)中的三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸。也因此,較佳是以絕對(duì)方式取得及輸出在空間參考坐標(biāo)中所反應(yīng)出或所對(duì)應(yīng)的本發(fā)明的電子裝置300的實(shí)際移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，電子裝置300例如包括一指示裝置。此外，所述的運(yùn)算處理器348所用的比對(duì)機(jī)制更包括一更新程序。在此更新程序中，是藉由與第一訊號(hào)組相關(guān)的一先前狀態(tài)及與第二、第 三訊號(hào)組相關(guān)的一量測(cè)狀態(tài)，以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一更新狀態(tài)，此第一訊號(hào)組是與角速度《!￡、《7、《2相關(guān)，第二訊號(hào)組是與軸向加速度々14742相關(guān)，而第三訊號(hào)組則是與磁場(chǎng)Mx，My, Mz相關(guān)。上述的量測(cè)狀態(tài)包括對(duì)第二訊號(hào)組所做的量測(cè)或量測(cè)而得的軸向加速度Ax, Ay, Az,以及對(duì)軸向加速度Ax’，Ay’，Az’所做的預(yù)計(jì)量測(cè)(predictedmeasurement),此軸向加速度Ax’, Ay’, Az’是基于或由動(dòng)作感測(cè)模塊302的一現(xiàn)今狀態(tài)所運(yùn)算而得。此外，上述的量測(cè)狀態(tài)包括對(duì)第三訊號(hào)組所做的量測(cè)或量測(cè)而得的磁場(chǎng)Mx，My，Mz,以及對(duì)磁場(chǎng)Mx’, My’, Mz’所做的預(yù)計(jì)量測(cè)(predictedmeasurement),此磁場(chǎng)Mx’, My’,Mz’是基于或由動(dòng)作感測(cè)模塊302的現(xiàn)今狀態(tài)所運(yùn)算而得。本發(fā)明的電子裝置中的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的各種狀態(tài)將于之后做詳述。在本實(shí)施例中，處理及傳輸模塊304的運(yùn)算處理器348更包括一映像程序，以將位于空間指不參考坐標(biāo)中的結(jié)果偏差的偏向角轉(zhuǎn)換成在一顯不器參考坐標(biāo)中的一移動(dòng)樣板。此顯示器參考坐標(biāo)是不同于空間指示參考坐標(biāo)，但類似于圖I與圖2中的參考坐標(biāo)XdYdZd。上述的移動(dòng)樣板可被顯示于一 2D顯示設(shè)備的一屏幕上，此2D顯示設(shè)備類似于如圖I及圖2所示的顯示設(shè)備120。根據(jù)與顯示器參考坐標(biāo)相互關(guān)聯(lián)的一敏感度輸入，上述的映像程序轉(zhuǎn)換偏向角，較佳是將偏向角轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于空間指示參考坐標(biāo)的三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸。圖5所繪示為本發(fā)明的另一實(shí)施例的電子裝置500，此電子裝置500使用一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊且位于一 3D空間指示參考坐標(biāo)中。如圖5所示，電子裝置500包括兩個(gè)部份，即560與570，其可彼此進(jìn)行數(shù)據(jù)的通訊。在一實(shí)施例中，第一部分560包括一上蓋(未繪
)、一印刷電路板540、一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊502、一數(shù)據(jù)傳輸單兀546、一下蓋520與一電池組522，其中九軸動(dòng)作感測(cè)模塊502包括一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器542、一加速度傳感器544與一磁力計(jì)545。藉由無(wú)線通信，例如基于IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)或藍(lán)芽標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線傳輸，數(shù)據(jù)傳輸單元546將九軸動(dòng)作感測(cè)模塊502的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器542所產(chǎn)生的第一訊號(hào)組(cox，coy, coz)、加速度傳感器544所產(chǎn)生的第二訊號(hào)組(Ax，Ay，Az)及磁力計(jì)545所產(chǎn)生的第三訊號(hào)組(Mx，My, Mz)，傳輸?shù)降诙糠?70的數(shù)據(jù)接收單元552。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可明白，在其他的實(shí)施例中，第一部分560與第二部分570可藉由有線通訊或連接，例如電纜或電線，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，動(dòng)作感測(cè)模塊或電子裝置500的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊502可為微機(jī)電(MEMS)式傳感器。在本實(shí)施例中，上述九軸動(dòng)作感測(cè)模塊502的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器542更包括至少一共振體，以使轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器542可利用柯氏加速度的效應(yīng)以偵測(cè)并量測(cè)該共振體沿著空間參考坐標(biāo)的一坐標(biāo)軸上所進(jìn)行的移動(dòng)，從而產(chǎn)生包括位于空間參考坐標(biāo)的角速度《x，《y，《2的第一訊號(hào)組。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解屬于微機(jī)電式傳感器的三軸轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器中，沿著空間參考坐標(biāo)的X軸、Y軸及Z軸設(shè)置有三個(gè)共振體，以產(chǎn)生并取得三個(gè)共振體的移動(dòng)量。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解本發(fā)明之九軸動(dòng)作傳感器502包括微機(jī)電式的一三軸加速度傳感器、一三軸轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器及一三軸磁力計(jì)。在一實(shí)施例中，第二部分570是與其他電子運(yùn)算裝置或系統(tǒng)相插接的一外部處理裝置，電子運(yùn)算裝置例如是獨(dú)立個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器580。舉例來(lái)說(shuō)，第二部分570是藉由一標(biāo)準(zhǔn)界面，例如是圖5所示的通用串行總線，而插接或耦合于一筆記本電腦。第一部分560與第二部分570是藉由數(shù)據(jù)傳輸單元546及數(shù)據(jù)接收單元552而進(jìn)行彼此間的通訊。如前所述，數(shù)據(jù)傳輸單元546及數(shù)據(jù)接收單元552彼此之間可藉由無(wú)線連接或有線連接而彼此相通訊。換句話說(shuō)，以硬件配置與數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葋?lái)看，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器542、加速度傳感器544與磁力計(jì)545在內(nèi)的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊502，是與處理單元或運(yùn)算處理器554相分離；而從九軸動(dòng)作感測(cè)模塊502所發(fā)出的訊號(hào)則可藉由數(shù)據(jù)傳輸單元546、552，以有線或無(wú)線通信的方式傳遞到運(yùn)算處理器554，其中無(wú)線通信例如基于IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)或藍(lán)芽的無(wú)線通信。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，電子裝置500的第二部分570包括數(shù)據(jù)傳輸單元552與運(yùn)算處理器554。如前所述，第二部分570的數(shù)據(jù)傳輸單元552可與相分離且配置在第一部分560中的數(shù)據(jù)傳輸單元546進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在第二部分570中的數(shù)據(jù)傳輸單元552可接 收從第一部分560的數(shù)據(jù)傳輸單元546所傳輸過(guò)來(lái)的第一訊號(hào)組、第二訊號(hào)組與第三訊號(hào)組，并將其傳輸?shù)竭\(yùn)算處理器554。在本實(shí)施例中，運(yùn)算處理器554能執(zhí)行上述的運(yùn)算與訊號(hào)的比對(duì)。在一實(shí)施例中，該運(yùn)算處理器554所執(zhí)行的比對(duì)機(jī)制更包括一更新程序，此更新程序是藉由與第一訊號(hào)組相關(guān)聯(lián)的一先前狀態(tài)及與第二訊號(hào)組、第三訊號(hào)組相關(guān)聯(lián)的一量測(cè)狀態(tài)以取得一更新狀態(tài)。量測(cè)狀態(tài)更包括對(duì)第二訊號(hào)組、第三訊號(hào)組進(jìn)行量測(cè)及基于第一訊號(hào)組的預(yù)計(jì)量測(cè)。如圖5所示，運(yùn)算處理器554是位于電子裝置的殼體的外部。在一實(shí)施例中，運(yùn)算處理器554藉由一映像機(jī)制，而將電子裝置的結(jié)果偏差中的偏向角轉(zhuǎn)換至位于一顯不器參考坐標(biāo)的一移動(dòng)樣板，其中偏向角是位于空間指不參考坐標(biāo)中，且較佳是指相應(yīng)于空間指示參考坐標(biāo)的三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸的角度，而上述的顯示器參考坐標(biāo)則是與筆記本電腦580相關(guān)聯(lián)。上述的移動(dòng)樣板是顯示在筆記本電腦580的屏幕582上。圖6所繪示為本發(fā)明的另一實(shí)施例的攜帶式電子裝置600的爆炸圖，此攜帶式電子裝置600具有一九軸動(dòng)作感測(cè)模塊且位于一 3D空間指示參考坐標(biāo)中。攜帶式電子裝置600更包括一內(nèi)建的顯示器682，攜帶式電子裝置600例如為智能型手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)或?qū)Ш皆O(shè)備。換句話說(shuō)，以硬件配置的角度來(lái)看，上述與顯示器相關(guān)聯(lián)的顯示器參考坐標(biāo)無(wú)需位于空間指不坐標(biāo)的外部。在一實(shí)施例中，電子裝置600包括一下蓋620、一印刷電路板640、一電池組622、一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器642、一加速度傳感器644、一磁力計(jì)645、一數(shù)據(jù)傳輸單元646、一運(yùn)算處理器648、一顯不器682及一上蓋610。同樣地,在一實(shí)施例中，殼體630包括一上蓋610與一下蓋620。內(nèi)建的顯不器682是整合于該殼體630中，而九軸動(dòng)作感測(cè)模塊602則包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器642、加速度傳感器644與磁力計(jì)645。數(shù)據(jù)傳輸單元646及運(yùn)算處理器648也可整合成電子裝置600中的處理及傳輸模塊604。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，動(dòng)作感測(cè)模塊或電子裝置600中的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊602可為微機(jī)電(MEMS)式傳感器。在本實(shí)施例中，上述九軸動(dòng)作感測(cè)模塊602的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器642更包括至少一共振體，以使轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器可利用柯氏加速度的效應(yīng)以偵測(cè)并量測(cè)該共振體沿著空間參考坐標(biāo)的一坐標(biāo)軸上所進(jìn)行的移動(dòng)，從而產(chǎn)生包括位于空間參考坐標(biāo)的角速度《x，《y，《2的第一訊號(hào)組。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解屬于微機(jī)電式傳感器的三軸轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器中，沿著空間參考坐標(biāo)的X軸、Y軸及Z軸上設(shè)置有三個(gè)共振體，以產(chǎn)生并取得三個(gè)共振體的移動(dòng)量。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解本發(fā)明之九軸動(dòng)作傳感器602包括微機(jī)電式的一三軸加速度傳感器、一三軸轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器及一三軸磁力計(jì)。處理及傳輸模塊604的運(yùn)算處理器648也可執(zhí)行映射機(jī)制，此映射機(jī)制是將上述空間指示坐標(biāo)或3D參考坐標(biāo)中的結(jié)果偏差轉(zhuǎn)換到一顯示器參考坐標(biāo)上,此顯示器參考坐標(biāo)例如為2D參考坐標(biāo)。在上述的映射機(jī)制中，是將于空間指示坐標(biāo)中的電子裝置600的結(jié)果偏差中之偏向角轉(zhuǎn)換成位于一顯不器參考坐標(biāo)中的一移動(dòng)樣板，此移動(dòng)樣板是與電子裝置600本身相關(guān)聯(lián)，且上述的偏向角較佳是指相應(yīng)于空間指示坐標(biāo)的三個(gè)互相垂直之坐標(biāo)軸的角度。顯示器682顯示了上述的移動(dòng)樣板。上蓋610包括一透明區(qū)域614，以讓用戶能看到該顯示器682。 圖7所繪示為一說(shuō)明性的流程圖，其繪示出本發(fā)明之一實(shí)施例的取得及/或輸出一結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括電子裝置位于空間指示坐標(biāo)的偏向角，此電子裝置例如為一指示裝置、一導(dǎo)航設(shè)備或一智能型手機(jī)，可在一 3D空間參考坐標(biāo)及動(dòng)態(tài)環(huán)境中移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，如圖7所示的方法可為一比對(duì)程序或比對(duì)模型，此比對(duì)程序或比對(duì)模型是嵌設(shè)在處理單元或處理及傳輸模塊中的運(yùn)算處理器348、554、648中或可由其執(zhí)行。因此，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，提供一于動(dòng)態(tài)環(huán)境中取得結(jié)果偏差的方法，且較佳是排除不良的外部干擾，此結(jié)果偏差包括電子裝置在空間指示參考坐標(biāo)的偏向角，此方法是利用電子裝置中的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊。當(dāng)電子裝置在空間指示參考坐標(biāo)中進(jìn)行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不良的外部干擾可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作感測(cè)模塊在測(cè)量、計(jì)算與輸出上產(chǎn)生錯(cuò)誤。在一實(shí)施例中，上述之取得結(jié)果偏差的方法包括以下步驟。首先，如圖7所示，九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的各種狀態(tài)，例如先前狀態(tài)、現(xiàn)今狀態(tài)、測(cè)量狀態(tài)與更新狀態(tài)，是指上述用于取得在3D參考坐標(biāo)中結(jié)果偏差的方法之一個(gè)步驟或一個(gè)步驟組，較佳是以絕對(duì)的方式。在一實(shí)施例中，上述的方法包括，如步驟705與步驟710所述，取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的先前狀態(tài)之步驟。其中，先前狀態(tài)包括一初始值組，于方法開始時(shí)該初始值組是預(yù)定用來(lái)初始化九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的先前狀態(tài)。初始值組較佳是用在方法的開始時(shí)，或者是當(dāng)初使?fàn)顟B(tài)無(wú)法從更新狀態(tài)取得時(shí)(容后說(shuō)明)。在其他的實(shí)施例中，先前狀態(tài)可由更新狀態(tài)中取得或更新，該先前狀態(tài)可為一第一四元值，其包括與先前角速度《x，《y，相關(guān)聯(lián)的值，這些先前角速度《x， y, Coz是從九軸動(dòng)作感測(cè)模塊于前一時(shí)段T-I所發(fā)出的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中取得。藉由取得量測(cè)角速度《x，《y，而獲得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一現(xiàn)今狀態(tài)，其中這些量測(cè)角速度《x、 y、是從九軸動(dòng)作感測(cè)模塊于現(xiàn)今時(shí)段T所發(fā)出的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中取得(例如步驟715與步驟720)。藉由取得量測(cè)軸向加速度Ax，Ay, Az而獲得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一量測(cè)狀態(tài)，其中，，這些量測(cè)軸向加速度Ax，Ay，Az是從九軸動(dòng)作感測(cè)模塊于現(xiàn)今時(shí)段T所發(fā)出的動(dòng)作感測(cè)訊號(hào)中取得(例如步驟725)。然后，藉由九軸動(dòng)作感測(cè)模塊于現(xiàn)今狀態(tài)的量測(cè)角速度ox，Oy, Wz來(lái)計(jì)算預(yù)計(jì)軸向加速度Ax’，Ay’，Az’(例如步驟730)。接著,藉由比對(duì)九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測(cè)狀態(tài)以取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一更新狀態(tài)(例如步驟735)。之后，計(jì)算九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的更新狀態(tài)并轉(zhuǎn)換更新狀態(tài)為結(jié)果偏差，結(jié)果偏差包括電子裝置在空間指示參考坐標(biāo)的偏向角(例如步驟745)。藉此，可在動(dòng)態(tài)環(huán)境中取得結(jié)果偏差并排除不良外部干擾，此結(jié)果偏差包括與九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的更新狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的偏向角。為了建立一連續(xù)的回路，所取得之九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的更新狀態(tài)較佳是輸出到先前狀態(tài)。在一實(shí)施例中，更新狀態(tài)可為一四元值，亦即如圖中所示的第三四元值；藉此，此四元值可直接輸出到另一個(gè)四元值的先前狀態(tài)，即如圖中所示的第一四元值的先前狀態(tài)(例如步驟740)。而且，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白上述由處理及傳輸模塊所執(zhí)行且包括更新程序的比對(duì)機(jī)制，可參照如圖7與圖8所示之九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的各種不同狀態(tài)。如前所述，藉由與第一訊號(hào)組相關(guān)聯(lián)的先前狀態(tài)及與第二訊號(hào)組相關(guān)聯(lián)的量測(cè)狀態(tài)，處理器所執(zhí)行的更新程序可取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的更新狀態(tài)，其中上述的第一訊號(hào)組是關(guān)于角速度cox、coy、GJz，而上述的第二訊號(hào)組則是關(guān)于軸向加速度Ax，Ay，Az。上述之量測(cè)狀態(tài)包括對(duì)第二訊號(hào)組進(jìn)行量測(cè)，亦即對(duì)軸向加速度Ax，Ay, Az進(jìn)行 量測(cè)，且包括從第一訊號(hào)組中計(jì)算而得的預(yù)計(jì)量測(cè)值A(chǔ)x’，Ay’，Az’。對(duì)于九軸動(dòng)作感測(cè)模塊之上述的各種狀態(tài)，以及取得在3D參考坐標(biāo)中電子裝置的結(jié)果偏差的方法之相關(guān)步驟，將于以下作詳細(xì)的說(shuō)明。請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D7，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在該取得結(jié)果偏差的方法中，此結(jié)果偏差包括電子裝置在空間指示參考坐標(biāo)的偏向角且此方法是利用電子裝置中的九軸動(dòng)作感測(cè)模塊，首先是取得九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的一先前狀態(tài)。在一實(shí)施例中，九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的先前狀態(tài)較佳為一第一四元值的形式，且較佳是于流程或方法的一開始時(shí)便初始化第一四元值且此初始化是此方法的取得先前狀態(tài)之一部(例如步驟705)。換句話說(shuō)，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的訊號(hào)較佳是根據(jù)預(yù)定值組或四元值而初始化，預(yù)定值組或四元值例如包括為零，特別是例如包括以四元值表示且相關(guān)于偏航角相關(guān)的訊號(hào)或數(shù)值。第一四元值的四個(gè)元素可被初始化為一組預(yù)定初始值?；蛘撸谝凰脑狄部杀涣硪粋€(gè)訊號(hào)組所初始化或取代，上述之另一個(gè)訊號(hào)組是由轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器與加速度傳感器于下一時(shí)段所產(chǎn)生的訊號(hào)組，以使圖7所示的方法為在前一時(shí)段T-I與現(xiàn)今時(shí)段T間的一循環(huán)回路。關(guān)于在時(shí)段T-I的第一四元值如何被之后于時(shí)段T所輸出的四元值所取代，將于后文做詳細(xì)說(shuō)明。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解可用“尤拉角”來(lái)表示四元值。同樣地，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，上述的前一時(shí)段T-I與現(xiàn)今時(shí)段T能分別被現(xiàn)今時(shí)段T與下一時(shí)段T+1所取代，且落入本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)。而且，上述動(dòng)態(tài)環(huán)境包括本發(fā)明于之前所述的不良外部干擾。例如，不良外部干擾包括不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由重力以外的不良外力所造成。在其他的例子中，不良外部干擾包括由不良電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的不良磁力。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，執(zhí)行圖7所示方法的技術(shù)效果包括在動(dòng)態(tài)環(huán)境中排除不良干擾的情況下，取得九軸運(yùn)動(dòng)感測(cè)模塊的更新狀態(tài)(例如步驟745)，此更新狀態(tài)是與電子裝置的結(jié)果偏差相關(guān)聯(lián)，此結(jié)果偏差包括在空間指示坐標(biāo)中的偏向角，例如將不良的外力從重力中分離，以排除不良的軸向加速度，并排除不良的外部磁場(chǎng)，此不良的外部磁場(chǎng)是由動(dòng)態(tài)環(huán)境中不良電磁場(chǎng)所產(chǎn)生。如圖7所示的方法能在連續(xù)的時(shí)段中執(zhí)行。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，可由電子裝置的數(shù)據(jù)處理單元以循環(huán)的方式執(zhí)行步驟710-745。在其他實(shí)施例中，可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)步驟，例如可同時(shí)取得由九軸動(dòng)作感測(cè)模塊所發(fā)出的多個(gè)訊號(hào)，而非一次只取得一個(gè)訊號(hào)。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可明白，在此所提的步驟只是為了說(shuō)明之用，其他可能的步驟順序，不管是依序執(zhí)行或同時(shí)執(zhí)行，皆應(yīng)落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。與前一時(shí)段T-I相關(guān)的第一四元值之取得如圖中步驟710所示。當(dāng)步驟710首次被執(zhí)行時(shí)，第一四元值為在步驟705中被初始化的值。否則，于現(xiàn)今時(shí)段T的第一四元值是于前一時(shí)段T-I中取得。換句話說(shuō)，步驟710通常是參照到上述之九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的先前狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，先前狀態(tài)可參照到步驟705或步驟710。再來(lái)，取得由轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器產(chǎn)生的第一訊號(hào)組，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，此第一訊號(hào)組包括步驟715所示的量測(cè)角速度cox、coy、wzo在步驟720中，藉由角速度cox、wy> wz可計(jì)算并取得現(xiàn)今時(shí)段T的第二四元值。步驟715與步驟720通常是指上述九軸動(dòng)作感測(cè)模塊的現(xiàn)今狀態(tài)。在一實(shí)施例中，運(yùn)算處理器可使用包括算法在內(nèi)的一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序以將角速度《x、《y、及第一四元值轉(zhuǎn)換為第二四元值。該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序可為一程序或一指令，該程序或指令可用下述的方程式(I)來(lái)表示。
權(quán)利要求
1.一種3D指示裝置，其特征在于，該3D指示裝置包括 一方位傳感器，用以產(chǎn)生與該3D指示裝置的一方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，且該3D指示裝置的方位是與地球相關(guān)聯(lián)的一全球參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)； 一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，用以產(chǎn)生與該3D指示裝置的一轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，且該3D指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)是與該3D指示裝置相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)；及 一第一運(yùn)算處理器，用以使用該方位輸出與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出以產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換輸出，該轉(zhuǎn)換輸出是與一顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求I所述的3D指示裝置，其特征在于，該方位傳感器包括 一加速度傳感器，用以產(chǎn)生一第一訊號(hào)組，該第一訊號(hào)組包括多個(gè)軸向加速度，這些軸向加速度是與位于該空間參考坐標(biāo)的該3D指示裝置的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián) '及 一第二運(yùn)算處理器，用以基于該第一訊號(hào)組與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出而產(chǎn)生該方位輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的3D指示裝置，其特征在于，該方位傳感器另包括 一磁力計(jì)，用以產(chǎn)生與地球的磁場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的一第二訊號(hào)組，其中該第二運(yùn)算處理器另基于該第一訊號(hào)組、該第二訊號(hào)組、與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，或基于該第一訊號(hào)組與該第二訊號(hào)組，而產(chǎn)生該方位輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的3D指示裝置，其特征在于，該方位輸出包括與該全球參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)的一偏航角、一俯仰角、與一滾轉(zhuǎn)角；該第一訊號(hào)組包括一第一軸向加速度、一第二軸向加速度、與一第三軸向加速度；該第二運(yùn)算處理器基于該第一軸向加速度計(jì)算該俯仰角，且基于該第二軸向加速度及該俯仰角或基于該第三軸向加速度與該俯仰角計(jì)算該滾轉(zhuǎn)角，并基于該俯仰角、該滾轉(zhuǎn)角、與該第二訊號(hào)組計(jì)算該偏航角。
5.如權(quán)利要求I所述的3D指示裝置，其特征在于，該方位傳感器所提供的該方位輸出為一轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣、一四元值、一轉(zhuǎn)動(dòng)向量、或包括三個(gè)方位角。
6.如權(quán)利要求I所述的3D指示裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)換輸出代表位于該固定參考坐標(biāo)的一平面上的一段移動(dòng)，該段移動(dòng)是平行于該顯示設(shè)備的一屏幕。
7.如權(quán)利要求I所述的3D指示裝置，其特征在于，該第一運(yùn)算處理器取得與該全球參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該顯示設(shè)備的一方位，且基于該方位輸出與該顯示設(shè)備的方位而取得該3D指示裝置的方位，并基于與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該3D指示裝置的方位與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，而產(chǎn)生與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)，且基于該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生該轉(zhuǎn)換輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的3D指示裝置，其特征在于，當(dāng)該第一運(yùn)算處理器收到一重設(shè)訊號(hào)，該第一運(yùn)算處理器將該方位傳感器所產(chǎn)生的一現(xiàn)今方位輸出記錄為與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該顯示設(shè)備的方位。
9.如權(quán)利要求8所述的3D指示裝置，其特征在于，當(dāng)該現(xiàn)今方位輸出包括與該全球參考坐標(biāo)的三軸的其中的一軸相關(guān)聯(lián)的一偏航角，該第一運(yùn)算處理器藉由將該方位輸出減去該偏航角而取得與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該3D指示裝置的方位。
10.如權(quán)利要求7所述的3D指示裝置，其特征在于，該第一運(yùn)算處理器從與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該3D指示裝置的方位取得一轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣，且將該轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出相乘以產(chǎn)生該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的3D指示裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)包括與該固定參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)的一第一角速度、一第二角速度、與一第三角速度；該轉(zhuǎn)換輸出包括與該固定參考坐標(biāo)的三軸中的其中二軸相關(guān)的一第一移動(dòng)分量與一第二移動(dòng)分量，該第一運(yùn)算處理器將該第二角速度乘以一尺寸因子而產(chǎn)生該第二移動(dòng)分量，且該第一運(yùn)算處理器將該第三角速度乘以一尺寸因子而產(chǎn)生該第一移動(dòng)分量。
12.—種補(bǔ)償3D指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，其特征在于，該補(bǔ)償3D指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法包括 產(chǎn)生與該3D指示裝置的一方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，且該3D指示裝置的方位是與地球相關(guān)聯(lián)的一全球參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)； 產(chǎn)生與該3D指示裝置的一轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，且該3D指示裝置的方位是與該3D指示裝置相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)；及 使用該方位輸出與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出以產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換輸出，該轉(zhuǎn)換輸出是與一顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)。
13.如權(quán)利要求12所述的補(bǔ)償3D指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，其特征在于，產(chǎn)生該方位輸出的步驟包括 產(chǎn)生一第一訊號(hào)組，該第一訊號(hào)組包括多個(gè)軸向加速度，這些軸向加速度是與位于該空間參考坐標(biāo)的該3D指示裝置的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)；及基于該第一訊號(hào)組與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出而產(chǎn)生該方位輸出。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生該方位輸出的步驟包括 產(chǎn)生與地球的磁場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的一第二訊號(hào)組；及 基于該第一訊號(hào)組、該第二訊號(hào)組、與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，或基于該第一訊號(hào)組與該第二訊號(hào)組，而產(chǎn)生該方位輸出。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該方位輸出的步驟包括與該全球參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)的一偏航角、一俯仰角、與一滾轉(zhuǎn)角；該第一訊號(hào)組包括一第一軸向加速度、一第二軸向加速度、與一第三軸向加速度；且基于該第一訊號(hào)組與該第二訊號(hào)組而產(chǎn)生該方位輸出的步驟包括 基于該第一軸向加速度計(jì)算該俯仰角； 基于該第二軸向加速度及該俯仰角或基于該第三軸向加速度與該俯仰角計(jì)算該滾轉(zhuǎn)角 '及 基于該俯仰角、該滾轉(zhuǎn)角、與該第二訊號(hào)組計(jì)算該偏航角。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該方位輸出為一轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣、一四元值、一轉(zhuǎn)動(dòng)向量、或包括三個(gè)方位角。
17.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于,該轉(zhuǎn)換輸出代表位于該固定參考坐標(biāo)的一平面上的一段移動(dòng)，該段移動(dòng)是平行于該顯示設(shè)備的一屏幕。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該方位輸出的步驟包括 取得與該全球參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該顯示設(shè)備的一方位； 基于該方位輸出與該顯示設(shè)備的方位而取得該3D指示裝置的方位； 基于該3D指示裝置的方位而產(chǎn)生與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)；及 基于該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生該轉(zhuǎn)換輸出。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，取得與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該顯示設(shè)備的方位的步驟包括將該方位傳感器所產(chǎn)生的一現(xiàn)今方位輸出記錄為與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該顯示設(shè)備的方位。
20.如權(quán)利要求19所述的所述的方法，其特征在于，該現(xiàn)今方位輸出包括與該全球參考坐標(biāo)的三軸的其中的一軸相關(guān)聯(lián)的一偏航角，且取得與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該3D指示裝置的方位的步驟包括 藉由將該方位輸出減去該偏航角而取得與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該3D指示裝置的方位。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的步驟包括 從與該固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的該3D指示裝置的方位取得一轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣；及 將該轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣與該轉(zhuǎn)動(dòng)輸出相乘以產(chǎn)生該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)包括與該固定參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)的一第一角速度、一第二角速度、與一第三角速度；該轉(zhuǎn)換輸出包括與該固定參考坐標(biāo)的三軸中的其中二軸相關(guān)的一第一移動(dòng)分量與一第二移動(dòng)分量；且基于該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)而取得該轉(zhuǎn)換輸出的步驟包括 將該第二角速度乘以一尺寸因子而產(chǎn)生該第二移動(dòng)分量；及 將該第三角速度乘以一尺寸因子而產(chǎn)生該第一移動(dòng)分量。
全文摘要
一種3D指示裝置，其使用一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器并可精確地將3D指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)轉(zhuǎn)換成顯示設(shè)備的顯示平面上的一移動(dòng)模式。3D指示裝置包括一方位傳感器、一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器、及一運(yùn)算傳感器。方位傳感器產(chǎn)生與3D指示裝置的一方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，且該3D指示裝置的方位是與地球相關(guān)聯(lián)的一全球參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)。轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器產(chǎn)生與3D指示裝置的一轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，且3D指示裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)是與3D指示裝置相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標(biāo)的三軸相關(guān)聯(lián)。運(yùn)算處理器使用方位輸出與轉(zhuǎn)動(dòng)輸出以產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換輸出，該轉(zhuǎn)換輸出是與一顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一固定參考坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)。
文檔編號(hào)G06F3/033GK102778965SQ20121008483
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者劉順男, 葉舟, 李金龍 申請(qǐng)人:英屬維京群島速位互動(dòng)股份有限公司