CN102227701A - 具有六个运动轴线的鼠标 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于控制三维应用的具有六个轴线的鼠标。具有六个运动轴线(x,z)的鼠标(1)包括由连接元件(6)连接在一起的底板(2)和外壳(3),该连接元件使得外壳能绕轴线(x,y)相对于底板转动。外壳(3)设有位于握持外壳(3)的使用者手的拇指处的传感器(16),从而在探测出由拇指在所述传感器(16)上所施加的压力时,触发从鼠标(1)的二维使用模式切换到所述鼠标(1)的三维鼠标模式。本发明可用于三维计算机应用软件。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制三维软件应用的具有六个运动轴线的鼠标,且更一般地涉及能控制此种应用软件的六轴指示器。
背景技术
本发明涉及使用诸如在专利文献FR2858027和FR2881238中描述的六轴鼠标之类的外围设备。该鼠标包括外壳,该外壳可沿两个正交的水平轴线在平面中平移,并且绕垂直于该平面的第三轴线转动,类似于标准的所谓“二维”鼠标。然而,该外壳还可绕每根水平轴线转动,并且还设有构成其第六运动轴线的滚轮。
该鼠标用于对由诸如计算机辅助设计应用程序之类的软件应用程序所提供的虚拟数字三维物体进行操纵。
因此,该鼠标能以此方式来控制该应用程序,即,将由计算机屏幕上的应用程序所提供的三维物体的运动与鼠标外壳的实际运动联系起来。使用者赋予鼠标外壳的运动和滚轮的活动转换成被操纵物体的相对应运动。
鼠标还可用于在数字三维空间中运动。鼠标的实际运动转换成观察点定向的运动和变化,且应用软件从该观察点定向的角度提供所述三维空间。
总之,平移会是等张的(isotonic)或弹性的。在等张操作中,应用固定于或取决于外壳实际运动速度的一定水平增益,使外壳运动转换成相对应的物体运动或观察点运动。在弹性操作中,外壳运动转换成物体或观察点的运动速度:当外壳较大程度地倾斜时,该物体转动地较快。
为了选定由应用软件所提供的物体或场景的元素,使用者使用该三维鼠标以对物体或观察场景的位点进行定位,以使所述元素在屏幕上可见。
然后,使用者抓住另一个鼠标(二维鼠标),以使与所述二维鼠标相关联的指针运动到所要选择的元素上,例如使用者之后点击该二维鼠标以选定所述元素,由此随后使使用者能修改与所述示例相关联的一个或多个参数,例如其颜色、尺寸等等。
类似地,使用者可抓住三维鼠标以从三维软件切换成诸如文字处理软件之类的办公室应用软件。
实际上,当使用者松开该三维鼠标的外壳时,该外壳通过固定于其的弹性回复装置朝中性位置弹回,其中该外壳并不相对于其底板倾斜,由此致使所观察物体产生不希望的转动,或者致使场景观察点的定向被显示出来。此种不希望的运动既发生在等张操作中又发生在弹性操作中。
发明目的
本发明的目的是提出用于解决那些缺点的解决方案。
发明内容
为此,本发明提供一种具有六个运动轴线的鼠标,该鼠标包括底板和外壳及弹性回复装置,该底板和该外壳通过连接元件彼此连接,且该连接元件使外壳能通过绕两个轴线枢转而相对于底板倾斜,而弹性回复装置持续倾向于使外壳相对于底板回复至中性倾斜角,该鼠标的特征在于,外壳设有传感器或按钮,该传感器或按钮定位成与握持外壳的使用者的右手拇指对准,以在探测出施加或释放例如由使用者拇指施加在传感器上的压力时,启用或停用鼠标的三维使用模式。
由于当使用者利用拇指对传感器施加压力时会由使用者的无名指和小指自然施加反力,因而所述压力不会致使外壳运动,由此可在不使外壳产生不利运动的任何风险的条件下启用和停用三维模式。
本发明还提供如上限定的鼠标,其中传感器具有承靠面,使得垂直于所述承靠面的法向沿与连接元件相交的轴线定向,从而使底板连接于外壳。
本发明还提供如上限定的鼠标,其中传感器是按钮。
本发明还提供如上限定的鼠标,其中传感器具有外表面,该外表面突出于外壳,从而可通过使用者拇指的感觉来识别。
本发明还提供如上限定的鼠标,其中传感器的承靠面具有充分小的区域,以使拇指能在传感器旁边承靠于外壳。
本发明还提供如上限定的鼠标,其中传感器是棘轮。
本发明还提供一种使用具有六个运动轴线的鼠标的方法,该鼠标包括底板和外壳及弹性回复装置,底板和外壳通过连接元件彼此连接,且该连接元件使外壳能通过绕两个轴线枢转而相对于底板倾斜,而弹性回复装置持续倾向于使外壳相对于底板回复至中性倾斜角,其中,在探测出施加或释放由使用者手的手指施加在装配于鼠标外壳的至少一个传感器或按钮上的压力时,启用或停用鼠标的三维使用模式。
附图说明
图1是本发明鼠标的侧视图。
图2是本发明鼠标的正视图。
图3是本发明鼠标的俯视图。
图4是本发明鼠标的平面图。
具体实施方式
本发明所基于的构想是使使用者能通过作用在装配于鼠标外壳的一个或多个按钮或传感器来致动鼠标的三维模式,并且致使外壳产生极其小的不利运动或不产生不利运动。
本发明的鼠标在附图中被赋予附图标记1并包括装载有外壳3的底板2,且该外壳大体具有修圆的人机工程学形状,使使用者能更易于将鼠标保持于手中。
该底板2具有平的底面4,并藉此抵靠于诸如桌子之类的水平面,因此该鼠标整体适合于沿两个标为x和y的互相正交的水平轴线平移,并且绕垂直于所述屏幕的轴线转动,而该轴线被标为z。
鼠标1的外壳3经由连接元件6连接于底板2,以绕平行于底面4的两个互相正交的轴线x和y相对于底板2枢转。在附图所示的示例中,轴线x、y以及z是左手正交参照系的轴线,且每根轴线都通过连接元件6标为C的中心。
应观察到,底板和外壳之间的连接防止外壳相对于底板垂直运动,并且还防止外壳相对于底板绕轴线z转动。
举例来说,连接元件6包括球形元件,该球形元件刚性地固定于底板2并且配合在刚性固定于外壳3的球形空腔中,这两个部件构成使其中心C基本上位于外壳3内部一半高度处的枢转连接。
此外,从球形部分径向突出的凸耳配合在外壳3球形空腔中的凹槽中,以防止该外壳相对于底板绕轴线z转动。连接元件6还包括弹性装置,该弹性装置倾向于使外壳3持续地朝中心参照位置弹回,在该中心参照位置该外壳3并不相对于底板倾斜。
因此,外壳3相对于底板2绕沿鼠标1的大体纵向方向延伸的轴线x的枢转对应于外壳3执行标为T的纵摇。外壳绕横向定向的轴线y的枢转由此对应于标为R的横摇。最后,鼠标1绕轴线z的转动对应于所谓的“摇头(yaw)”运动。
外壳3具有位于其前部的顶部区域中的两个按钮7和8,这两个按钮分别由持有鼠标的使用者的食指和中指所按压,因此用于执行左击和右击。此外,滚轮9从外壳3前部的顶部区域突出并位于按钮7和8之间。
因此,将鼠标握在手里的使用者能利用食指或中指来带动滚轮,以产生沿垂直轴线、即轴线z的运动。
由于外壳3可与底板一起沿轴线x和y平移和绕轴线z转动,并且可相对于底板绕轴线x和y转动,并且沿轴线z的平移可由施加于滚轮9的运动所限定,因而鼠标具有六个有效的运动轴线。
鼠标1的外壳3及其滚轮9的实际运动可转换成由应用软件所提供的数字部件的相对应运动,如下所述:
沿轴线x和y的平移和绕轴线z的转动能以绝对的形式(即,等张地)转换成由应用软件所提供的数字元素的相对应运动;
外壳绕轴线x或y的倾斜可转换成数字物体的转动速度,该转动速度具有与相对于外壳静止位置的倾斜角相对应的数值,而外壳返回至中性位置则致使数字物体停止;以及
沿轴线z的平移还可转换成数字物体的平移速度,该平移速度具有与由使用者相对于所述滚轮相对于外壳的中性位置、施加给滚轮的转动量相对应的数值。
鼠标组件相对于所抵靠平面的实际运动由从装配于底板2的两个激光式运动传感器所得到的信息来识别,这两个激光式运动传感器分别位于该鼠标组件的前部和后部并且在图3中分别标为11和12。
因此,来自这两个激光传感器11和12的信息可确定在所给定的时间间隔内、沿轴线x和y的平移值和绕轴线z的转动(侧偏运动)值。这些数值与底板2相对于桌子的运动相对应,该底板设有四个标为13的滑垫以减小滑动摩擦。
鼠标1还设有测斜仪(未示出),该测斜仪具有刚性地固定于底板2的基部和能绕轴线x和y倾斜的臂,且臂被连接成随着外壳3运动,以提供指示外壳相对于中性角平面的倾斜角的信息。测斜仪较佳地包含在连接元件6中。
连接元件6还装配有弹性装置,该弹性装置倾向于只要使用者松开鼠标就使外壳3相对于底板朝参照位置或中性位置弹回。
传感器11和12、测斜仪、以及滚轮9连接于位于鼠标内部的印刷电路板,该应刷电路板用于处理由这些传感器所提供的信息,以将与外壳的位置或运动相关的信息发送至与鼠标1连接(在该示例中通过电线14连接)的计算机。
在附图中可见,本发明的鼠标1设有由外壳3所装载的按钮16,该按钮16位于当使用者握持鼠标时使用者拇指自然放置的位置处。
确切地是,该按钮位于外壳3的左翼上,并位于沿鼠标的一半长度处,即沿左翼的一半长度处,并且垂直位于外壳的一半高度处。
该按钮16包括具有承靠面18的键17,该承靠面18由设计成接纳使用者拇指的椭圆形轮廓所限定。按钮16可在释放位置和下压位置之间运动,该释放位置与附图所示的位置相对应,其中由键17所装载的承靠面16从外壳3的外表面突出,而在下压位置,该承靠面18基本上位于与外壳3的外表面齐平处。
如上所述,按钮16位于通常利用右手来握持鼠标的使用者拇指会定位的位置处,并且沿标为D的行进方向在其释放位置及其下压位置之间运动,该行进方向垂直于承靠面18并且朝连接元件6的中心C定向。
按钮16设置成在使用者按压或释放按钮16时外壳3所经受的运动最小,不管是鼠标相对于其所抵靠平面的运动或是外壳3相对于底板2的转动都是如此。
当使用者在握持外壳3的同时利用拇指按压按钮16时,外壳3在其左侧表面上经受由拇指经由按钮16的承靠面18所施加的力,而在其相反的右侧表面上经受另一个力,即沿相反方向定向并且由使用者的无名指和小指所施加的反力。
当鼠标为左撇子的使用者所使用时,按钮16与握持鼠标的左手的无名指和/或小指对准,因此使该使用者能以类似的方式来按压或释放按钮,为按压或释放按钮16而施加的力则由外壳上的拇指所施加的力所平衡。
在这些情形下,由使用者在按钮16上进行按压而总体施加在外壳上的合力基本上是零,使得外壳运动的任何风险大约是零。这同样适用于使用者释放按钮的情况。
为了进一步减小外壳在按钮16被压下或释放作用下运动的任何风险,该按钮16构造成沿朝连接元件6的中心C定向的方向、从其释放位置朝其下压位置运动。
有利的是,按钮16在其释放位置和下压位置之间运动所沿的方向D与垂直于按钮承靠面18的方向重合,使得由拇指在按压或释放按钮时所施加的力朝向元件6的中心C定向,以此方式获得相对于所述中心C的零力矩。
从上文描述可理解的是,使外壳产生的不利运动甚至比在连接中心C和按钮16的行进轴线D之间的距离较小时产生的不利运动更小。当按钮由于安装成绕偏离其承靠面18的轴线转动而无法运动时,方向D与按钮在其释放位置及其下压位置之间的运动轨迹的切线重合。
为了接近连接元件的中心C,该方向D总地与所述连接元件相交,既与所述连接元件的刚性固定于底板的部分相交,又与所述连接元件的刚性固定于外壳的部分相交,且这两个部分彼此配合以限定连接中心C。
可提供各种构造以从三维模式切换成二维模式,反之亦然。当使用者按下按钮16且然后释放该按钮时,可从当前模式转换成另一模式。
有利的是,当使用者将按钮16保持于下压位置时启用三维模式,而当按钮16被释放时启用二维模式。在此情形下,该按钮有利地设计成当被释放时突出于外壳的外表面,由此使得使用者能够通过感觉来确定拇指是否在按钮16上就位。
在从一种模式转换成另一种模式时,或者作为与物体或场景相关联的三维鼠标,或者作为控制屏幕上指针运动的二维鼠标,信号由鼠标发送至其驱动器,从而适当地提供给操作系统并提供给现行应用软件。
传感器在拇指下的位置和其朝向连接元件中心的定向可在拇指将力施加于此种传感器上或者释放该传感器时、几乎没有外壳运动。因此,施加或者释放拇指压力并不会致使外壳运动,由此使模式转换能非常流畅。
此外,当切换到三维模式时,可将驱动鼠标的软件设计成将外壳3在传感器16探测出拇指存在或拇指压力的瞬时、相对于底板2的当前位置存储在存储器中。
于是,外壳的当前位置与由三维应用软件所提供的数字物体的当前位置相关联,从而构成原点。此种解决方案构成额外确保,确保使所述物体在转换成三维模式时不会突然运动。
在附图所示的示例中,定位成与使用者的拇指对准并用于通过被压下和/或被释放来从一个模式转换成另一个模式的是按钮16。
还可设想除了按钮以外的解决方案,例如定位在与按钮相同位置处的感应传感器,以识别拇指存在或缺失。浮凸形状可有利地设在外壳的外部空间上并与传感器对准,从而使用者能通过感觉来确定拇指是否位于所述位置处。
在这些情形下,只要由感应传感器发出的探测信号到达特定阈值时,则该感应传感器探测出拇指存在就表示拇指在外壳上施加压力。
有利的是,传感器是定位成与拇指对准的棘轮(click wheel),从而当沿朝向将外壳连接于底板的连接元件中心C的方向按压该棘轮时探测拇指的存在。该棘轮水平地设置,从而让使用者通过在保持压入棘轮的同时使拇指从前部运动至后部(反之亦然)来控制侧偏运动。
或者,使用者可通过分别使用食指和中指来同时按压鼠标的左击按钮和右击按钮、即按钮7和8来致使从一种模制转换成另一种模式。对装配于鼠标外壳的按钮或传感器施加或释放单击只会使外壳产生小幅度的不利运动,因此能良好地适用于启用和停用鼠标的三维模式。
当希望启用三维模式时,需要同时按压鼠标的点击按钮还可给予使用者如下解决方案:其中,在类似握持鼠标的运动中,执行将食指和中指按压在鼠标的左击按钮和右击按钮上的自然姿态。
在附图所示的示例中可观察到,鼠标具有底板和外壳,该底板可相对于鼠标所抵靠的平面平移,而外壳能够相对于底板倾斜。然而,本发明还可应用于三维鼠标,该三维鼠标具有固定于相对于桌子静止的支承件或基板的底板,且该底板可相对于所述静止基板沿两个轴线平移并绕垂直轴线转动。
此外,在附图所示的示例中,本发明应用于三维鼠标,然而本发明同样可良好适用于其它类型的三维指示器,该三维指示器具有可动部分,且该可动部分由使用者的手所握持以对数字物体施加运动,只要该可动部分具有用于转换成鼠标的三维使用模式、且不会致使所述物体由于此种转换而以不适方式运动的传感器或按钮即可。
Claims (7)
1.一种具有六个运动轴线(x,y,z)的鼠标(1),所述鼠标包括底板(2)和外壳(3)及弹性回复装置以及探测装置,所述底板(2)和所述外壳(3)通过连接元件(6)彼此连接,且所述连接元件(6)使所述外壳能通过绕两个轴线(x,y)枢转而相对于所述底板倾斜,所述弹性回复装置持续倾向于使所述外壳(3)相对于所述底板(2)回复至中性倾斜角,而所述探测装置用于探测所述外壳(3)相对于所述底板(2)的倾斜角并且探测所述底板(2)相对于其所抵靠平面的运动,所述鼠标的特征在于,所述外壳(3)设有传感器或按钮(16),所述传感器或按钮(16)定位成与握持所述外壳(3)的使用者的右手拇指对准,以在探测出施加或释放例如由使用者拇指施加在所述传感器(16)上的压力时,启用或停用所述鼠标的三维使用模式。
2.如权利要求1所述的鼠标(1),其特征在于,所述传感器(16)具有承靠面(18),使得垂直于所述承靠面(18)的法向沿与所述连接元件(6)相交的轴线(D)定向,从而使所述底板(2)连接于所述外壳(3)。
3.如权利要求1或权利要求2所述的鼠标(1),其特征在于,所述传感器(16)是按钮。
4.如权利要求1至3中任一项所述的鼠标(1),其特征在于,所述传感器(16)具有外表面(18),所述外表面突出于所述外壳,从而可通过使用者拇指的感觉来识别。
5.如权利要求1至4中任一项所述的鼠标(1),其特征在于,所述传感器(16)的承靠面(18)具有充分小的区域,以使所述拇指能在所述传感器(16)旁边承靠于所述外壳(3)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的具有六个轴线的鼠标(1),其特征在于,所述传感器是棘轮。
7.一种使用具有六个运动轴线(x,y,z)的鼠标(1)的方法,所述鼠标包括底板(2)和外壳(3)及弹性回复装置,所述底板(2)和所述外壳(3)通过连接元件(6)彼此连接,且所述连接元件(6)使所述外壳能通过绕两个轴线(x,y)枢转而相对于所述底板倾斜,所述弹性回复装置持续倾向于使所述外壳(3)相对于所述底板(2)回复至中性倾斜角,其中,在探测出施加或释放由使用者手的手指施加在装配于所述鼠标的外壳(3)的至少一个传感器或按钮上的压力时,启用或停用所述鼠标(1)的三维使用模式。
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PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20111026 |