[发明专利]多维输入装置

说明书

技术领域

本发明通常涉及人/机接口装置，并且更特别地涉及对象控制装置(objectcontrolling device)，诸如操纵杆、计算机鼠标等等。

背景技术

三维(“3D”)输入装置被用于高端3D计算机辅助设计(“CAD”)和3D渲染软件市场。诸如键盘的这样的3D输入装置并不提供“鼠标级(mousegrade)”、高精度二维(“2D”)光标移动，并且因此通常要求补充输入外围设备。用户通常将使用他的右手来操作2D鼠标，并将使用他的左手利用键盘左侧的3D输入装置。结果，要求用户使用两只手来进行3D图表作业。

在过去，已经做了数种尝试来使3D应用的操纵便利。美国专利NO.4,811,608公开了一种六个自由度的操纵杆。然而，该操纵杆要求用于常规的2D光标控制的标准鼠标。美国专利NO.6,115,028公开了具有2D鼠标功能和四个自由度的输入控制的输入装置。然而，由于人机工程学问题，该输入装置并没有很好地被终端用户接受。美国专利NO.6,844,871公开了一种电荷耦合器件(“CCD”)，该电荷耦合器件提供六个自由度的输入控制。然而，该装置具有操作上的人机工程学困难。

给标准鼠标添加功能的另一方法是将跟踪球并入到鼠标体中(参见美国专利NO.5,298,919、6,184,869和5,959,614)。然而，这种类型的鼠标不能提供在虚拟3D环境中飞行穿越(fly-through)移动通常所要求的粗略或者快速度3D命令控制。

其它一般使用的输入装置包括游戏垫和操纵杆。然而，游戏垫和操纵杆通常利用游戏特定设计，并且并不提供鼠标光标功能。结果，游戏垫和操纵杆并不适于常规的商业软件。

3D输入装置的要求明显地变化，并依赖于3D应用的内容。例如，3D CAD用户通常要求高精度3D命令控制，这意味着3D操纵的控制速度比较慢(除了对3D对象的“快速观看”动作之外)。另一方面，3D商业软件(诸如虚拟房屋模型或者虚拟3D地质图)通常要求基于飞行穿越或者漫游(walk-through)的3D命令。对于这些种类的应用，要求在六个自由度的快速度命令，以在虚拟3D环境中快速移动。在3D PC游戏的情况下，对于漫游情形要求在六个自由度的快速命令，以及要求高精度/慢速3D控制，诸如偏转或者俯仰，用于标靶射击(target shooting)。

所需要的是以传统和有效的方式使3D应用的操纵便利的多维装置。此外，所需要的是提供传统的2D输入命令以及在六个自由度的命令的装置。而且，所需要的是方便地和有效地与多维装置接口连接(interface)的系统。

前述相关领域的例子和与其相关的限制意图是说明性的，而不是排他的。基于对说明书的阅读和附图的研究，相关领域的其它限制对本领域技术人员将会变得明显。

发明内容

以下实施例及其方面与系统、工具和方法结合来被描述和被图解说明，这些系统、工具和方法意味着是示例性和说明性的，并不限制范围。在各种实施例中，已减少或者已消除一个或者多个上述问题，同时其它实施例指向其它改进。

本发明的目的是提供计算机输入装置，该计算机输入装置允许多维输入到计算机或者计算机化系统。

本发明的另一目的是提供计算机鼠标，该计算机鼠标向计算机系统提供至少3D输入能力。

本发明的又一目的是提供直观的并且容易使用的人/机接口。

本发明的另一目的是提供计算机输入装置，该计算机输入装置与传统的计算机输入装置(例如2D鼠标装置)兼容。

在一个实施例中，多维输入装置包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和机壳(chassis)。该第一、第二和第三传感器能够适于手指操作。第一传感器能够产生第一输入控制信号和第二输入控制信号。第一输入控制信号能够表示在第一自由度的运动，而第二输入控制信号能够表示在第二自由度的运动。第二传感器能够产生第三输入控制信号和第四输入控制信号。第三输入控制信号能够表示在第三自由度的运动，而第四输入控制信号能够表示在第四自由度的运动。第三传感器能够产生第五输入控制信号和第六输入控制信号。第五输入控制信号能够表示在第五自由度的运动，而第六输入控制信号能够表示在第六自由度的运动。这三个传感器能够被耦合到机壳，该机壳适于用户用一只手抓取。因此，用户能够用一只手产生表示在六个自由度的运动的六个控制输入信号。