專利名稱：方位感測(cè)式計(jì)算機(jī)輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)附件，具體涉及計(jì)算機(jī)輸入裝置。
傳統(tǒng)的移動(dòng)和操縱光標(biāo)的計(jì)算機(jī)輸入裝置主要是鼠標(biāo)和軌跡球，還有游戲操縱桿和控制光標(biāo)移動(dòng)的電子教鞭等。鼠標(biāo)是靠鼠標(biāo)體與工作面的相對(duì)移動(dòng)來(lái)控制光標(biāo)的位置，軌跡球是靠人手拔動(dòng)軌跡球來(lái)控制光標(biāo)的位置，游戲操縱桿是靠操縱桿傾鈄來(lái)控制光標(biāo)的位置，電子教鞭是靠人手押動(dòng)多向開(kāi)關(guān)來(lái)控制光標(biāo)的位置。但長(zhǎng)時(shí)間使用這些計(jì)算機(jī)輸入裝置，操作者手部甚至肩部都會(huì)出現(xiàn)酸痛癥狀。為了避免這種廣泛存在的“鼠標(biāo)病”，本發(fā)明旨在提供一種讓人們能夠更自由地操作計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)輸入裝置。本發(fā)明旨在提供一種手持式的計(jì)算機(jī)輸入裝置，通過(guò)操作者手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜而產(chǎn)生的計(jì)算機(jī)輸入裝置的空間方位變化來(lái)移動(dòng)和控制光標(biāo)的位置，用計(jì)算機(jī)輸入裝置上的相當(dāng)于鼠標(biāo)上左右鍵和滾輪功能的操作裝置來(lái)控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)和頁(yè)面的行為。操作者這種手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜，是可在操作者喜好的任何姿勢(shì)狀態(tài)下進(jìn)行，操作者也可不時(shí)的變換姿勢(shì)以解除疲勞。
美國(guó)專利(U.S.Pat.No.3,983,474，Kuipers，1976)曾提出通過(guò)用相互正交排列的線圈來(lái)感測(cè)計(jì)算機(jī)輸入裝置的空間方位變化，隨后美國(guó)專利(U.S.Pat.No.5,394,029，Gay，et al.1995)又曾提出通過(guò)用相互正交排列的霍耳傳感器來(lái)感測(cè)計(jì)算機(jī)輸入裝置的空間方位變化，進(jìn)而移動(dòng)和控制虛擬現(xiàn)實(shí)中的計(jì)算機(jī)顯示元素。但當(dāng)相互正交排列的傳感器的其中一軸與磁力線方向平行時(shí)，傳感器的其他軸就磁力線方向垂直，此時(shí)正交排列的傳感器處于相對(duì)磁場(chǎng)的方位變化最不敏感的狀態(tài)，此時(shí)若計(jì)算機(jī)輸入裝置繞磁力線旋轉(zhuǎn)，正交排列的傳感器甚至無(wú)法感測(cè)到空間方位的變化。美國(guó)專利(U.S.Pat.No.5,440,326，Quinn，Gyration，Inc.1995)也曾提出通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的陀螺儀來(lái)感測(cè)計(jì)算機(jī)輸入裝置的空間方位，但陀螺儀能耗高制造復(fù)雜并且成本昂貴，也不是合理的解決方案。
本發(fā)明的主要技術(shù)解決方案是如

圖1所示，x-y-z是空間的正交右手笛卡兒坐標(biāo)系(Cartesian coordinate)，x-y平面與地平面平行，物體的空間方位以傾斜方位角θ、轉(zhuǎn)動(dòng)方位角Ф和滾動(dòng)方位角ψ描述。制做的計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)安裝有非正交多向磁場(chǎng)傳感器。當(dāng)該計(jì)算機(jī)輸入裝置置于一有確定方向的磁場(chǎng)中時(shí)，操作者持握計(jì)算機(jī)輸入裝置的手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜，就使得計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)的非正交多向磁場(chǎng)傳感器相對(duì)于其體外確定方向的磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜等方位變化，非正交多向磁場(chǎng)傳感器可以感測(cè)到相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位變化。在計(jì)算機(jī)輸入裝置上設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)K，計(jì)算機(jī)輸入裝置以操作者每次觸動(dòng)開(kāi)關(guān)K時(shí)，非正交多向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的它相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位作為方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)；以開(kāi)關(guān)K還處于被觸動(dòng)的狀態(tài)下，非正交多向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的當(dāng)前計(jì)算機(jī)輸入裝置所處相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位作為方位當(dāng)前值(θt，Фt，ψt)。用計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路對(duì)非正交多向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的這個(gè)相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位變化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)進(jìn)行處理，并輸出給計(jì)算機(jī)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)或其他顯示元素的位置。用計(jì)算機(jī)輸入裝置上的相當(dāng)于鼠標(biāo)的左右鍵和滾輪功能的操作裝置可控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)和頁(yè)面的行為?？刂崎_(kāi)關(guān)K恢復(fù)被觸動(dòng)前的狀態(tài)后，操作者再次觸動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)算機(jī)輸入裝置電路重新以此時(shí)磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的它相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位作為方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)?？稍谟?jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)以非正交方式裝多個(gè)磁場(chǎng)傳感器，或者一個(gè)非正交多維磁場(chǎng)傳感器。
另一種方案，計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)同時(shí)安裝有重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器，并使重力傾斜傳感器的傾斜軸和滾動(dòng)軸分別與非正交兩向磁場(chǎng)傳感器的兩個(gè)感應(yīng)軸平行。當(dāng)該計(jì)算機(jī)輸入裝置置于一有確定方向的磁場(chǎng)中時(shí)，操作者持握計(jì)算機(jī)輸入裝置的手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜，就使得計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)的重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器相對(duì)于重力場(chǎng)和體外確定方向的磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜等方位變化，重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器可以協(xié)同感測(cè)到計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的方位變化。在計(jì)算機(jī)輸入裝置上設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)K，計(jì)算機(jī)輸入裝置以操作者每次觸動(dòng)開(kāi)關(guān)K時(shí)，重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器協(xié)同感測(cè)到的它相對(duì)于重力場(chǎng)和體外磁場(chǎng)的方位作為方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)；以開(kāi)關(guān)K還處于被觸動(dòng)的狀態(tài)下，重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的當(dāng)前計(jì)算機(jī)輸入裝置所處相對(duì)于重力場(chǎng)和體外磁場(chǎng)的方位作為方位當(dāng)前值(θt，Фt，ψt)。用計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路對(duì)非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的這個(gè)空間的方位變化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)進(jìn)行處理，并輸出給計(jì)算機(jī)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)或其他顯示元素的位置。用計(jì)算機(jī)輸入裝置上的相當(dāng)于鼠標(biāo)的左右鍵和滾輪功能的操作裝置可控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)和頁(yè)面的行為?？刂崎_(kāi)關(guān)K恢復(fù)被觸動(dòng)前的狀態(tài)后，操作者再次觸動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)算機(jī)輸入裝置電路重新以此時(shí)重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的它相對(duì)于重力場(chǎng)和體外磁場(chǎng)的方位作為方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)。可在計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)以非正交方式裝兩個(gè)磁場(chǎng)傳感器，或者一個(gè)非正交兩維磁場(chǎng)傳感器。
所述的重力傾斜傳感器可以是加速度式傾斜傳感器，可以是重力轉(zhuǎn)子式傾斜傳感器，也可以是電解式傾斜傳感器，也可以是其他形式的傾斜傳感器。所述的磁場(chǎng)傳感器可以是磁電阻式磁場(chǎng)傳感器(包括MR、GMR、AMR)，也可以是線圈式磁場(chǎng)傳感器，也可以是霍耳效應(yīng)式磁場(chǎng)傳感器，也可以是其他形式的磁場(chǎng)傳感器，并可在磁場(chǎng)傳感器中置入補(bǔ)償用磁體。開(kāi)關(guān)K可以是拔動(dòng)式的，也可以是觸壓式的、人體感應(yīng)式的、光電式的等。
上述的“確定方向的磁場(chǎng)”最合理的就是采用地磁場(chǎng)。
本發(fā)明的實(shí)施例之一如圖2所示新型的計(jì)算機(jī)輸入裝置。計(jì)算機(jī)輸入裝置由非正交多向磁場(chǎng)傳感器2.1、人體感應(yīng)式控制開(kāi)關(guān)K 2.2、相關(guān)電路2.3、計(jì)算機(jī)輸入裝置本體2.4以及相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵2.4.1右鍵2.4.2和滾輪2.4.3等組成。計(jì)算機(jī)輸入裝置本體2.4內(nèi)安裝有感測(cè)到相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位變化的非正交多向磁場(chǎng)傳感器2.1和相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵2.4.1右鍵2.4.2和滾輪2.4.3功能的操作裝置，以及相關(guān)電路2.3，并設(shè)置一個(gè)人體感應(yīng)式控制開(kāi)關(guān)K 2.2。使用者處于地磁場(chǎng)未被屏蔽及破壞的環(huán)境中。當(dāng)使用者想要調(diào)整計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)的位置時(shí)，使用者用手觸及開(kāi)關(guān)K 2.2，磁場(chǎng)傳感器2.1以及計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路2.3處于工作狀態(tài)，計(jì)算機(jī)輸入裝置以此時(shí)磁場(chǎng)傳感器2.1感測(cè)到的它相對(duì)于地磁場(chǎng)的方位作為方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)，使用者通過(guò)手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜使得計(jì)算機(jī)輸入裝置的空間方位變化，磁場(chǎng)傳感器2.1感測(cè)到的當(dāng)前計(jì)算機(jī)輸入裝置所處相對(duì)于地磁場(chǎng)的方位作為方位當(dāng)前值(θt，Фt，ψt)，用計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路2.3對(duì)磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的這個(gè)相對(duì)于地磁場(chǎng)的方位變化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)進(jìn)行處理，并輸出給計(jì)算機(jī)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)顯示屏上光標(biāo)的位置。使用者連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜手腕和手臂，直至計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)到達(dá)使用者期望的位置，這時(shí)使用者的手離開(kāi)開(kāi)關(guān)K 2.2，讓計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的磁場(chǎng)傳感器2.1或相關(guān)采樣電路處于不工作狀態(tài)，光標(biāo)停留在使用者期望的位置，使用者可用計(jì)算機(jī)輸入裝置上的相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵2.4.1右鍵2.4.2和滾輪2.4.3功能的操作裝置控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)和頁(yè)面的行為。計(jì)算機(jī)輸入裝置的信號(hào)輸出端可以是有線的，也可以是無(wú)線的。
本發(fā)明的實(shí)施例之二如圖3所示新型的計(jì)算機(jī)輸入裝置。計(jì)算機(jī)輸入裝置由重力傾斜傳感器3.1、非正交兩向磁場(chǎng)傳感器3.2、人體感應(yīng)式控制開(kāi)關(guān)K 3.3、相關(guān)電路3.4、計(jì)算機(jī)輸入裝置本體3.5以及相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵3.5.1右鍵3.5.2和滾輪3.5.3等組成。計(jì)算機(jī)輸入裝置本體3.5內(nèi)同時(shí)安裝有重力傾斜傳感器3.1和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器3.2，并使重力傾斜傳感器3.1的滾動(dòng)軸與非正交兩向磁場(chǎng)傳感器3.2的一個(gè)感應(yīng)軸平行。使用者處于地磁場(chǎng)未被屏蔽的環(huán)境中。當(dāng)使用者想要調(diào)整計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)的位置時(shí)，使用者用手觸及開(kāi)關(guān)K 3.3，重力傾斜傳感器3.1和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器3.2以及計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路3.4處于工作狀態(tài)，計(jì)算機(jī)輸入裝置此時(shí)重力傾斜傳感器3.1感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置相對(duì)于重力場(chǎng)的初始傾斜和滾動(dòng)方位(θ0，ψ0)，同時(shí)計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路3.4對(duì)此時(shí)非正交兩向磁場(chǎng)傳感器3.2在這個(gè)初始傾斜和滾動(dòng)方位(θ0，ψ0)下所感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置相對(duì)于地磁場(chǎng)的方位進(jìn)行修正而得到初始轉(zhuǎn)動(dòng)方位(Ф0)，從而得出計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)。使用者通過(guò)手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜使得計(jì)算機(jī)輸入裝置的空間方位變化，重力傾斜傳感器3.1感測(cè)到計(jì)算機(jī)輸入裝置相對(duì)于重力場(chǎng)的當(dāng)前傾斜和滾動(dòng)方位(θt，ψt)，同時(shí)計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路對(duì)此時(shí)非正交兩向磁場(chǎng)傳感器3.2在當(dāng)前的傾斜和滾動(dòng)方位(θt，ψt)下所感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置相對(duì)于地磁場(chǎng)的方位進(jìn)行修正而得到當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)方位(Фt)，從而得出計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的方位當(dāng)前值(θt，Фt，ψt)。用計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路3.4對(duì)這個(gè)空間的方位變化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)進(jìn)行處理，并輸出給計(jì)算機(jī)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)顯示屏上光標(biāo)的位置。使用者連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜手腕和手臂，直至計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)到達(dá)使用者期望的位置，這時(shí)使用者的手離開(kāi)開(kāi)關(guān)K 3.3，讓計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的重力傾斜傳感器3.1和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器3.2或相關(guān)采樣電路處于不工作狀態(tài)，光標(biāo)停留在使用者期望的位置，使用者可用計(jì)算機(jī)輸入裝置上的相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵3.5.1右鍵3.5.2和滾輪3.5.3功能的操作裝置控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)和頁(yè)面的行為。計(jì)算機(jī)輸入裝置的信號(hào)輸出端可以是有線的，也可以是無(wú)線的。
本發(fā)明的實(shí)施例之三如圖4所示新型的計(jì)算機(jī)輸入裝置。計(jì)算機(jī)輸入裝置由重力傾斜傳感器4.1、非正交兩向磁場(chǎng)傳感器4.2、可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)架4.3、人體感應(yīng)式控制開(kāi)關(guān)K 4.4、相關(guān)電路4.5、計(jì)算機(jī)輸入裝置本體4.6以及相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵4.6.1右鍵4.6.2和滾輪4.6.3等組成。計(jì)算機(jī)輸入裝置本體4.6內(nèi)同時(shí)安裝有重力傾斜傳感器4.1和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器4.2，非正交兩向磁場(chǎng)傳感器4.2安裝在可在轉(zhuǎn)架4.3上自由轉(zhuǎn)動(dòng)的平板上，使此平板上的物體的重心不在轉(zhuǎn)軸上而處于轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，讓非正交兩向磁場(chǎng)傳感器4.2在轉(zhuǎn)架上安裝方位是能靠這種重心對(duì)轉(zhuǎn)軸的偏心使非正交兩向磁場(chǎng)傳感器4.2趨向于地面平行。使用者處于地磁場(chǎng)未被屏蔽的環(huán)境中。當(dāng)使用者想要調(diào)整計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)的位置時(shí)，使用者用手觸及開(kāi)關(guān)K 4.4，重力傾斜傳感器4.1和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器4.2以及計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路4.5處于工作狀態(tài)，此時(shí)重力傾斜傳感器4.1感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的初始傾斜方位(θ0，ψ0)，同時(shí)非正交兩向磁場(chǎng)傳感器4.2感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的初始轉(zhuǎn)動(dòng)方位(Ф0)，從而得出計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)。使用者通過(guò)手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜使得計(jì)算機(jī)輸入裝置的空間方位變化，重力傾斜傳感器4.1感測(cè)到計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的當(dāng)前傾斜方位(θt，ψt)，同時(shí)非正交兩向磁場(chǎng)傳感器4.2感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)方位(Фt)，從而得出計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的方位當(dāng)前值(θt，Фt，ψt)。用計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路4.5對(duì)這個(gè)空間的方位變化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)進(jìn)行處理，并輸出給計(jì)算機(jī)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)顯示屏上光標(biāo)的位置。使用者連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜手腕和手臂，直至計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)到達(dá)使用者期望的位置，這時(shí)使用者的手離開(kāi)開(kāi)關(guān)K 4.4，讓計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器或相關(guān)采樣電路處于不工作狀態(tài)，光標(biāo)停留在使用者期望的位置，使用者可用計(jì)算機(jī)輸入裝置上的相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵4.6.1右鍵4.6.2和滾輪4.6.3功能的操作裝置控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)和頁(yè)面的行為?？勺杂赊D(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)架4.3可以是單層單方向可轉(zhuǎn)動(dòng)的；也可以是象地球儀一樣的雙層平衡環(huán)轉(zhuǎn)架，兩層轉(zhuǎn)架是在相互垂直的兩個(gè)方向可轉(zhuǎn)動(dòng)的。計(jì)算機(jī)輸入裝置的信號(hào)輸出端可以是有線的，也可以是無(wú)線的。
本發(fā)明的實(shí)施例之四如圖5所示新型的計(jì)算機(jī)輸入裝置。計(jì)算機(jī)輸入裝置由磁場(chǎng)傳感器5.1、永磁體5.2、人體感應(yīng)式控制開(kāi)關(guān)K 5.3、相關(guān)電路5.4和5.5、接收裝置5.6、計(jì)算機(jī)輸入裝置本體5.7以及相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵5.7.1右鍵5.7.2和滾輪5.7.3等組成。計(jì)算機(jī)輸入裝置本體5.7內(nèi)安裝永磁體5.2和相關(guān)電路5.5，并設(shè)置一個(gè)人體感應(yīng)式控制開(kāi)關(guān)K 5.3。獨(dú)立于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體5.7外的另一個(gè)接收裝置5.6中安裝有可感測(cè)到相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位變化的磁場(chǎng)傳感器5.1以及相關(guān)電路5.4。開(kāi)關(guān)K 5.3被觸動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)傳感器5.1以及相關(guān)電路處于工作狀態(tài)，開(kāi)關(guān)K 5.3恢復(fù)被觸動(dòng)前的狀態(tài)后，磁場(chǎng)傳感器5.1處于不工作狀態(tài)。當(dāng)使用者想要調(diào)整計(jì)算機(jī)顯示屏上光標(biāo)的位置時(shí)，使用者用手觸及開(kāi)關(guān)K 5.3，接收裝置5.6以此時(shí)磁場(chǎng)傳感器5.1感測(cè)到的它相對(duì)于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體5.7內(nèi)永磁體5.2磁場(chǎng)的方位作為方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)，使用者通過(guò)手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜使得計(jì)算機(jī)輸入裝置的空間方位變化，磁場(chǎng)傳感器5.1感測(cè)到的當(dāng)前它相對(duì)于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體5.7內(nèi)永磁體5.2磁場(chǎng)的方位作為方位當(dāng)前值(θt，Фt，ψt)，用接收裝置5.6內(nèi)的相關(guān)電路5.4對(duì)磁場(chǎng)傳感器5.1感測(cè)到的這個(gè)相對(duì)于計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)永磁體5.2磁場(chǎng)的方位變化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)進(jìn)行處理，并輸出給計(jì)算機(jī)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)顯示屏上整個(gè)顯示畫面的位置。計(jì)算機(jī)輸入裝置的信號(hào)輸出端可以是有線的，也可以是無(wú)線的，也可將接收裝置5.6集成于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)安裝多個(gè)磁場(chǎng)傳感器，或者一個(gè)多維磁場(chǎng)傳感器，多個(gè)磁場(chǎng)傳感器間或多維磁場(chǎng)傳感器各維間可以是相互正交的，也可以是非正交的。
所述之計(jì)算機(jī)輸入裝置可用方位變化的轉(zhuǎn)動(dòng)分量(ΔФ＝Фt-Ф0)來(lái)相應(yīng)讓光標(biāo)在顯示屏上做橫向移動(dòng)，用方位變化的傾斜分量(Δθ＝θt-θ0)來(lái)相應(yīng)讓光標(biāo)在顯示屏上做縱向移動(dòng)。
所述之計(jì)算機(jī)光標(biāo)可以是箭頭形的、十字形的、斑塊形的、人手形的、漏斗形的，也可是其他圖形的。
所述之計(jì)算機(jī)輸入裝置也可用于移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示屏上非光標(biāo)的其他顯示元素，甚至整個(gè)顯示畫面。
所述之計(jì)算機(jī)輸入裝置后端可帶有光學(xué)手寫筆之輸入端口，以方便手寫輸入；也可帶有用于手寫板的觸壓頭，以方便手寫板的使用。
所述之計(jì)算機(jī)輸入裝置也可用于電視、數(shù)字電視、游戲機(jī)、PDA、移動(dòng)電話等其他電器的控制。
所述之計(jì)算機(jī)輸入裝置可以是由人手持握，也可以是附著在人體的頭、胸、手臂等其他部位。
所述之計(jì)算機(jī)輸入裝置也可以作為機(jī)器或機(jī)器人的計(jì)算機(jī)輸入裝置。
上述四個(gè)實(shí)施例并不代表所有可能的實(shí)施方案，其它的變形方案也應(yīng)是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.方位感測(cè)式計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置處于一有確定方向的磁場(chǎng)中，計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)安裝有非正交多向磁場(chǎng)傳感器，當(dāng)計(jì)算機(jī)輸入裝置相對(duì)于其體外確定方向的磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜等方位的變化時(shí)，非正交多向磁場(chǎng)傳感器可以感測(cè)到相對(duì)于體外磁場(chǎng)的傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)方位變化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)，通過(guò)磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的這個(gè)相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位變化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示元素的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體上設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)K，當(dāng)開(kāi)關(guān)K被觸動(dòng)時(shí)非正交多向磁場(chǎng)傳感器以及計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路處于工作狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)K恢復(fù)被觸動(dòng)前的狀態(tài)后，非正交多向磁場(chǎng)傳感器或計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路處于不工作狀態(tài)，操控者手觸動(dòng)計(jì)算機(jī)輸入裝置本體上的控制開(kāi)關(guān)K時(shí)，非正交多向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置相對(duì)于體外磁場(chǎng)的傾斜角、轉(zhuǎn)動(dòng)角和滾動(dòng)角方位為方位初始值(θ0，Φ0，ψ0)，開(kāi)關(guān)K還處于被觸動(dòng)的狀態(tài)下，非正交多向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的當(dāng)前計(jì)算機(jī)輸入裝置所處相對(duì)于體外磁場(chǎng)的方位作為方位當(dāng)前值(θt，Φt，ψt)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)以非正交方式裝有多個(gè)磁場(chǎng)傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)裝有一個(gè)非正交多維磁場(chǎng)傳感器。
5.方位感測(cè)式計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置處于一有確定方向的磁場(chǎng)中，計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)同時(shí)安裝有重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器，重力傾斜傳感器用于感測(cè)計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的傾斜和滾動(dòng)方位(θ，ψ)，非正交兩向磁場(chǎng)傳感器用于在重力傾斜傳感器感測(cè)到的方位(θ，ψ)的修正前提下感測(cè)計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的轉(zhuǎn)動(dòng)方位(Φ)，當(dāng)計(jì)算機(jī)輸入裝置相對(duì)于重力場(chǎng)和體外確定方向的磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜等方位的變化時(shí)，通過(guò)重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)方位變化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示元素的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體上設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)K，當(dāng)開(kāi)關(guān)K被觸動(dòng)時(shí)重力傾斜傳感器和磁場(chǎng)傳感器以及計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路處于工作狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)K恢復(fù)被觸動(dòng)前的狀態(tài)后，重力傾斜傳感器和磁場(chǎng)傳感器或計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路處于不工作狀態(tài)，操控者手觸動(dòng)計(jì)算機(jī)輸入裝置本體上的控制開(kāi)關(guān)K時(shí)，重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的傾斜角、轉(zhuǎn)動(dòng)角和滾動(dòng)角方位為方位初始值(θ0，Φ0，ψ0)，開(kāi)關(guān)K還處于被觸動(dòng)的狀態(tài)下，重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的當(dāng)前計(jì)算機(jī)輸入裝置所處的空間方位作為方位當(dāng)前值(θt，Φt，ψt)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)的重力傾斜傳感器的滾動(dòng)軸與正交兩向磁場(chǎng)傳感器的一個(gè)感應(yīng)軸平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)以非正交方式裝有兩個(gè)磁場(chǎng)傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)裝有一個(gè)非正交兩維磁場(chǎng)傳感器。
10.方位感測(cè)式計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置處于一有確定方向的磁場(chǎng)中，計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)同時(shí)安裝有重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器，非正交兩向磁場(chǎng)傳感器安裝在可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)架上，轉(zhuǎn)架上的物體的重心不在轉(zhuǎn)軸上而處于轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，非正交兩向磁場(chǎng)傳感器在轉(zhuǎn)架上安裝方位是能靠這種重心對(duì)轉(zhuǎn)軸的偏心使非正交兩向磁場(chǎng)傳感器趨向于地面平行，重力傾斜傳感器用于感測(cè)計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的傾斜和滾動(dòng)方位(θ，ψ)，非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的轉(zhuǎn)動(dòng)方位(Φ)，當(dāng)計(jì)算機(jī)輸入裝置相對(duì)于重力場(chǎng)和體外確定方向的磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜等方位的變化時(shí)，通過(guò)重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)方位變化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示元素的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體上設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)K，當(dāng)開(kāi)關(guān)K被觸動(dòng)時(shí)重力傾斜傳感器和磁場(chǎng)傳感器以及計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路處于工作狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)K恢復(fù)被觸動(dòng)前的狀態(tài)后，重力傾斜傳感器和磁場(chǎng)傳感器或計(jì)算機(jī)輸入裝置內(nèi)的相關(guān)電路處于不工作狀態(tài)，操控者手觸動(dòng)計(jì)算機(jī)輸入裝置本體上的控制開(kāi)關(guān)K時(shí)，重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的傾斜角、轉(zhuǎn)動(dòng)角和滾動(dòng)角方位為方位初始值(θ0，Φ0，ψ0)，開(kāi)關(guān)K還處于被觸動(dòng)的狀態(tài)下，重力傾斜傳感器和非正交兩向磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的當(dāng)前計(jì)算機(jī)輸入裝置所處的空間方位作為方位當(dāng)前值(θt，Φt，ψt)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)架，其特征在于轉(zhuǎn)架是雙層平衡環(huán)結(jié)構(gòu)的，兩層平衡環(huán)轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)軸方向是相互垂直的。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或10所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于重力傾斜傳感器是電解式傾斜傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求5或10所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于重力傾斜傳感器是加速度式傾斜傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求2或6或11所述的開(kāi)關(guān)，其特征在于開(kāi)關(guān)K是人體感應(yīng)式的。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或5或10所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于磁場(chǎng)傳感器所感測(cè)的有確定方向的磁場(chǎng)是地磁場(chǎng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或5或10所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于磁場(chǎng)傳感器所感測(cè)的有確定方向的磁場(chǎng)不是地磁場(chǎng)。
18.方位感測(cè)式計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)安裝有永磁體和相關(guān)電路，磁場(chǎng)傳感器以及其相關(guān)電路安裝在獨(dú)立于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體的接收裝置中，當(dāng)計(jì)算機(jī)輸入裝置發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜等方位的變化時(shí)，磁場(chǎng)傳感器可以感測(cè)到相對(duì)于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)永磁體磁場(chǎng)的傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)方位變化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)，通過(guò)磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的這個(gè)相對(duì)于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)永磁體磁場(chǎng)的方位變化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)來(lái)相應(yīng)移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示元素的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體上設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)K，當(dāng)開(kāi)關(guān)K被觸動(dòng)時(shí)接收裝置中的磁場(chǎng)傳感器處于工作狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)K恢復(fù)被觸動(dòng)前的狀態(tài)后，磁場(chǎng)傳感器處于不工作狀態(tài)，操控者手觸動(dòng)計(jì)算機(jī)輸入裝置本體上的控制開(kāi)關(guān)K時(shí)，接收裝置中的磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的它相對(duì)于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)永磁體磁場(chǎng)的傾斜角、轉(zhuǎn)動(dòng)角和滾動(dòng)角方位為方位初始值(θ0，Φ0，ψ0)，開(kāi)關(guān)K還處于被觸動(dòng)的狀態(tài)下，接收裝置中的磁場(chǎng)傳感器感測(cè)到的當(dāng)前計(jì)算機(jī)輸入裝置所處相對(duì)于計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)永磁體磁場(chǎng)的方位作為方位當(dāng)前值(θt，Φt，ψt)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于接收裝置內(nèi)裝有多個(gè)磁場(chǎng)傳感器。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于接收裝置內(nèi)裝有一個(gè)多維磁場(chǎng)傳感器。
22.根據(jù)權(quán)利要求1或5或10或18所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于磁場(chǎng)傳感器是磁電阻式磁場(chǎng)傳感器。
23.根據(jù)權(quán)利要求1或5或10或18所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于磁場(chǎng)傳感器是霍耳效應(yīng)式磁場(chǎng)傳感器。
24.根據(jù)權(quán)利要求1或5或10或18所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于用方位變化的轉(zhuǎn)動(dòng)分量(ΔΦ＝Φt-Φ0)來(lái)相應(yīng)讓計(jì)算機(jī)顯示元素在顯示屏上做橫向移動(dòng)，用方位變化的傾斜分量(Δθ＝θt-θ0)來(lái)相應(yīng)讓計(jì)算機(jī)顯示元素在顯示屏上做縱向移動(dòng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1或5或10或18所述的計(jì)算機(jī)輸入裝置，其特征在于被移動(dòng)和控制的計(jì)算機(jī)顯示元素是光標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)附件，具體涉及計(jì)算機(jī)輸入裝置，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖。操作者持握計(jì)算機(jī)輸入裝置的手腕和手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜，就使得計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)的非正交多向磁場(chǎng)傳感器相對(duì)于其體外確定方向的磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)、傾斜和滾動(dòng)等方位變化，或使得計(jì)算機(jī)輸入裝置本體內(nèi)的重力傾斜傳感器相對(duì)于重力場(chǎng)發(fā)生傾斜和滾動(dòng)等方位變化，通過(guò)非正交多向磁場(chǎng)傳感器或和重力傾斜傳感器感測(cè)到的計(jì)算機(jī)輸入裝置在空間的傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)方位變化(Δθ＝θt－θ0，ΔΦ＝Φt－Φ0，Δψ＝ψt－ψ0)，來(lái)相應(yīng)移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示元素的位置。當(dāng)這個(gè)被移動(dòng)和控制計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示元素是光標(biāo)時(shí)，用計(jì)算機(jī)輸入裝置上的相當(dāng)于鼠標(biāo)上左右鍵和滾輪功能的操作裝置來(lái)控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)和頁(yè)面的行為。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1673942SQ20041010428
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者陳其良, 陳梅英 申請(qǐng)人:陳其良, 陳梅英