DE10008024A1

DE10008024A1 - Computereingabevorrichtung mit Doppelachsgelenk und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE10008024A1
Application number: DE10008024A
Authority: DE
Inventors: Kurt Nielsen; Thomas W Brooks; Wolfgang A Mack
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2000-09-14
Also published as: JP4544682B2; CN1276553A; JP2000322192A; KR20010020640A; KR100645857B1; FR2793044B1; TW470908B; GB2352602A9; GB0003627D0; CN1184553C; US6664946B1; GB2352602A; FR2793044A1

Abstract

Durch die folgende Erfindung wird eine Computereingabevorrichtung mit Doppelachsengelenk bereitgestellt. Positionssensoren sind so konfiguriert, daß eine Relativposition zwischen zwei Griffelementen darstellende Positionsinformationen bereitgestellt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Computereinga bevorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbeson dere eine zweihändige Computereingabevorrichtung, durch die eine doppelachsige Gelenkbewegung bereitgestellt wird.

Gegenwärtig werden verschiedenartige Benutzereingabe vorrichtungen zum Zuführen von Benutzereingabeinformationen zu einem Computer verwendet. Solche Benutzereingabevorrich tungen können beispielsweise eine Zeiger- und Klickvorrich tung (die allgemein als Computermaus bezeichnet wird), eine Tastatur, einen Joystick und einen Trackball aufweisen. Sol che Benutzereingabevorrichtungen erfassen alle typischerwei se die Bewegung eines beweglichen Elements bezüglich eines feststehenden Basis- oder Gehäuseabschnitts und führen dem Computer ein diese Relativbewegung anzeigendes Eingangs signal zu.

Außerdem sind herkömmliche Spielanwendungen, die auf Personalcomputern oder Spielkonsolen laufen, Anwendungen aus der Perspektive der 1. Person. Solche Anwendungen ermögli chen Navigations- und Zeigefunktionen, die gegenwärtig (ob wohl etwas schwierig) durch eine Kombination von Maus- und Tastaturmanipulationen erreicht werden. Die Maus steuert ty pischerweise eine Blickrichtung (nach oben, unten, rechts, links) und die Tastatur ermöglicht eine Positionsbewegungs steuerung (Bewegung nach rechts, links, vorwärts, rück wärts). Die Maustasten ermöglichen außerdem eine "Feuer"- Funktion für Aktionsspiele, und die Tastatur ermöglicht zahlreiche Auswahloptionen (Waffenauswahl, Tür öffnen, Zoom, usw.). Die Verwendung der Maus und der Tastatur zum Steuern dieser Funktionen ist sehr schwierig und erfordert die Be herrschung einer relativ nicht-intuitiven Kombination von Fingerbewegungen.

Daher ist es offensichtlich, daß eine präzise Bewegung, Zielansteuerung und Aktionssteuerung in einer dreidimensio nalen virtuellen Umgebung aus der Perspektive der 1. Person unter Verwendung herkömmlicher Eingabevorrichtungen schwie rig sein kann. Solche Spiele oder virtuellen Umgebungen er fordern sehr schnelle Bewegungen und auch die Fähigkeit für schnelle Richtungsänderungen, um durch labyrinthähnliche Korridore zu navigieren und feindlichen Attacken auszuwei chen. Zielansteuerungen und Zeigefunktionen (was aus der Perspektive der 1. Person einem Blick nach oben oder unten, rechts oder links entspricht) werden am besten durch eine Eingabevorrichtung erreicht, die eine Steuerung über einen kontinuierlichen Bewegungsbereich ermöglicht (im Gegensatz zu diskreten Tastenanschlägen), die beispielsweise durch ei ne Maus oder einen Joystick ermöglicht wird. Die Positions bewegungssteuerung (z. B. Vorwärts-/Rückwärtsbewegung, Bewe gung nach links/rechts, Höhenänderung) wird am besten durch diskrete Tastenanschläge erreicht, die z. B. durch bestimmte Schalterkonfigurationen ermöglicht werden, die normalerweise auf Joysticks bereitgestellt sind, oder durch Tasten von Ta staturen oder anderer Vorrichtungen.

Außerdem ordnen einige Typen von Benutzereingabevor richtungen einem einzelnen Eingabemodus mehr als zwei Frei heitsgrade zu. Beispielsweise weist ein Joystick, der ent lang einer X- und einer Y-Achse gedrückt werden kann, zwei Freiheitsgrade auf, während ein Joystick, der entlang einer X- und einer Y-Achse gedrückt und auch um seine Längsachse gedreht werden kann, um dem Computer ein Eingangssignal zu zuführen, drei Freiheitsgrade aufweist. Es hat sich gezeigt, daß bei einer derartigen Benutzereingabevorrichtung (durch die mehr als zwei Freiheitsgrade pro Eingabemodus bereitge stellt werden), eine hochgradige Achsenkreuzinterferenz auf treten kann.

Achsenkreuzinterferenz (cross-axis interference) kann dadurch gekennzeichnet werden, daß ein Benutzer einen Frei heitsgrad unbeabsichtigt aktiviert, während er versucht, ei nen anderen Freiheitsgrad zu aktivieren. D. h., es ist sehr schwierig eine Translationsbewegung (Bewegung eines Joy sticks entlang der X- oder Y-Achse) zu verhindern, während versucht wird, eine Drehbewegung auszuführen (den Joystick um seine Längsachse zu drehen). Diese Interferenz zwischen den Freiheitsgraden wird als Achsenkreuzinterferenz bezeich net. Die. Tendenz zur Achsenkreuzinterferenz nimmt vermutlich mit jedem weiteren Freiheitsgrad eines vorgegebenen Eingabe modus quadratisch zu.

Außer Mäusen und Tastaturen werden auch andersartige herkömmliche Eingabevorrichtungen für Spielanwendungen ver wendet. Eine solche für Spielanwendungen verwendete herkömm liche Vorrichtung ist ein Gamepad. Diese Vorrichtung ist je doch für die bei Spielen aus der Perspektive der 1. Person erforderliche Manövrierbarkeit nicht geeignet. Bei Standard- Richtungspads und nur aus Tasten bestehenden Gamepads be steht keine Möglichkeit der Eingabe kontinuierlicher Bewe gungen. Bei Verwendung von Gamepads mit kleinen Thumbsticks (ein Joystick für den Daumen) ist eine kontinuierliche Ein gabe möglich, der Thumbstick ist jedoch nicht für eine in tuitive Bewegung angeordnet, und der Benutzer muß der Mit ten-Rückstellkraft des Thumbsticks entgegenwirken, wodurch ein Präzisionszielvorgang schwierig wird. Der Thumbstick strapaziert außerdem die kleinen Muskelgruppen in Hand und Daumen.

Für Joysticks werden Arm- und Handgelenkmuskeln verwen det, die keine Feinmotoriksteuerung kleinerer Muskelgruppen ermöglichen. Herkömmliche Joystickkonfigurationen weisen au ßerdem eine kontinuierliche Bewegungsvorrichtung (den Joy stick) und eine diskrete Bewegungsvorrichtung (einen Hat- Schalter) auf, der durch die gleiche Hand betätigt werden muß. Dadurch ist es schwierig, solche Bewegungen präzise zu steuern. Außerdem treten sowohl beim Joystick als auch beim Hat-Schalter Mitten-Rückstellfederkräfte auf, die einen prä zisen Zielvorgang beeinflussen.

Eine andere Eingabevorrichtung wird unter der Handels bezeichnung Space Orb 360 vertrieben. Diese Vorrichtung weist sechs Freiheitsgrade auf, die durch eine einzige Hand manipuliert werden. Dadurch ist die Verwendung der Vorrich tung ohne umfangreiche Übungen oder eine angeborene biome chanische Fähigkeit zum Trennen von einer oder zwei Achsen von den anderen, die durch die Vorrichtung gesteuert werden, extrem schwierig.

Ähnlicherweise weist eine unter der Handelsbezeichnung Cyberman II vertriebene Vorrichtung sechs Freiheitsgrade auf, die durch eine einzige Hand manipuliert werden. Bei dieser Eingabevorrichtung treten die gleichen Schwierigkei ten auf wie bei der im vorangehenden Absatz beschriebenen Vorrichtung.

Eine weitere Eingabevorrichtung wird unter der Handels bezeichnung Wingman Warrier vertrieben. Diese Vorrichtung ist ein Joystick mit einem freidrehenden Knopf, der nur für Drehbewegungen vorgesehen ist. Die Vorrichtung weist nicht viele Grundfunktionen auf, die für eine Umgebung aus der Perspektive der 1. Person geeignet sind.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Computerein gabevorrichtung mit Doppelachsengelenk bereitgestellt. Posi tionssensoren sind so konfiguriert, daß Positionsinformatio nen bereitgestellt werden, die eine Relativposition zweier Elemente zueinander anzeigen.

Bei einer Ausführungsform sind die Elemente Griffe, und einer der Griffe stellt eine Ansicht aus der Perspektive der 1. Person auf einem Display dar. Die Griffe sind durch meh rere Verhaltenszonen, die ein Bild auf dem Display unter schiedlich beeinflussen, relativ zueinander beweglich, bei einer Ausführungsform wird durch eine Bewegung durch eine erste Verhaltenszone eine Absolutbewegung der Ansicht aus der Perspektive der 1. Person auf dem Display veranlaßt. Durch eine Bewegung durch die zweite Verhaltenszone wird veranlaßt, daß die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person sich anstatt auf absolute Weise kontinuierlich bewegt.

Bei einer anderen Ausführungsform wird beim Übergang zwischen Zonen eine taktile Rückkopplung für einen Benutzer bereitgestellt. Die taktile Rückkopplung kann beispielsweise eine Änderung des der Bewegung entgegengesetzten Widerstands sein.

Durch die vorliegende Erfindung wird außerdem eine er gonomisch vorteilhafte Eingabevorrichtung bereitgestellt. Es werden Bewegungsformen und -bereiche bereitgestellt, die dazu dienen, Ermüdung zu reduzieren. Außerdem werden Datenstruk turen bereitgestellt, die dazu verwendet werden, Positi onsinformationen an einen Computer zu übertragen. Die Daten strukturen werden unter Verwendung vorteilhafter Verfahren und Vorrichtungen gebildet und verarbeitet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Computersystems, in dem die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung verwendbar ist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Computers, der mit der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung verwendbar ist;

Fig. 3A-3C die Absolutpositionserfassung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4A einen Graphen zum Darstellen einer Absolut- und Geschwindigkeitssteuerung gemäß einem Aspekt der vorliegen den Erfindung;

Fig. 4B eine Absolutzone und eine Geschwindigkeitszone gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Hochpegel-Funktionsblockdiagramm einer Ein gabevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 6 eine Ausführungsform eines durch die in Fig. 5 dargestellte Eingabevorrichtung erzeugten Informationspa kets;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen der Arbeits- oder Funktionsweise der in Fig. 5 dargestellten Eingabevor richtung bei der Erzeugung eines Informationspakets;

Fig. 8 ein Funktionsblockdiagramm zum Darstellen der Verarbeitung eines Informationspakets gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9A-9C Ablaufdiagramme zum Darstellen der Verar beitung eines Informationssystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung;

Fig. 11 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in Fig. 10 dargestellten Eingabevorrichtung;

Fig. 12A-14C eine Kurven- oder Nockenelementanord nung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung und

Fig. 15-17 bestimmte ergonomische Merkmale gemäß ei nem Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Blockdiagramm-/Bilddarstellung eines Systems 10 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das System 10 weist eine Eingabevorrichtung 14, ein Compu terdisplay 15 und einen Computer 20 auf.

Die Vorrichtung 14 kann als beliebige Eingabevorrich tung (z. B. als Joystick) implementiert sein, wobei ein Griff oder ein Abschnitt der Vorrichtung bezüglich eines anderen Abschnitts der Vorrichtung beweglich ist. Zur Vereinfachung bezieht sich die Diskussion nachstehend auf die in Fig. 1 exemplarisch dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 14.

Die Computereingabevorrichtung 14 weist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein erstes und ein zweites Griffelement 16 bzw. 18 auf. Die Größe der Elemente 16 und 18 ist derart, daß sie in die Hand des Benutzers passen und relativ zueinander beweglich sind. In einer exemplarischen Ausführungsform sind die Elemente 16 und 18 durch ein allge mein durch das Bezugszeichen 22 bezeichnetes Verbindungs glied verbunden. Durch das Verbindungsglied 22 ist das Ele ment 18 bezüglich des Elements 16 in einer allgemein durch einen Pfeil 24 bezeichneten Gierrichtung (oder entlang einer X-Achse von einer zur anderen Seite) drehbar. Durch das Ver bindungsglied 22 kann das Element 18 in eine Neigungsrich tung (oder entlang einer Y-Achse nach oben und unten) in ei ne allgemein durch einen Pfeil 26 angezeigten Richtung ge dreht werden. Diese Bewegung und das Verbindungsglied 22 werden später ausführlicher beschrieben. Außerdem weist die Computereingabevorrichtung 14 Positionssensoren zum Erfassen der Position des Elements 18 bezüglich des Elements 16 auf.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Computereingabevorrichtung 14 außerdem eine Ta stenanordnung bzw. ein Tastenfeld 28 auf. In einer Ausfüh rungsform weist das Tastenfeld vier Knöpfe oder Tasten auf dem Element 18 und drei weitere Knöpfe oder Tasten (ein schließlich einer Umschalttaste) auf dem Element 16 auf. Au ßerdem weist die Computereingabevorrichtung 14 eine Mehr fachschaltereingabevorxichtung 30 (z. B. ein Richtungspad oder einen Hat-Schalter) und einen oder mehrere Trigger 32 auf. Fig. 1 zeigt außerdem, daß die Elemente 16 und 18 der Computereingabevorrichtung 14 auch längliche Griffabschnitte 34 und 36 aufweisen können, die sich vom Tastenfeld 28 weg nach unten erstrecken und eine Größe haben, gemäß der sie bequem in die Hand des Benutzers passen.

Die Computereingabevorrichtung 14 weist einen Control ler auf, der Informationen empfängt, die den Zustand der verschiedenen Tasten, Trigger und Mehrfachschaltereingabe vorrichtungen anzeigen, sowie Informationen von den Positi onssensoren, und ein diese Informationen anzeigendes Infor mationspaket erzeugt. Das Informationspaket wird dem Compu ter 20 zugeführt (eine Ausführungsform eines Computers ist in Fig. 2 ausführlicher dargestellt). Der Computer 20 weist ein Anwendungsprogramm auf, z. B. ein Spiel oder ein anderes Programm, in dem die Informationen verwendet werden, die im von der Eingabevorrichtung 14 erhaltenen Paket enthalten sind. Der Computer 20 führt die Informationen im von der Eingabevorrichtung 14 erhaltenen Paket dem auf dem Computer 20 laufenden Anwendungsprogramm zu, das die Informationen verwendet, um ein auf dem Display 15 dargestelltes Objekt zu manipulieren. In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Computer 20 ein Personalcomputer, und das Display 15 kann ein beliebiger Displaytyp sein, z. B. ein CRT-Bildschirm (z. B. ein Fernsehbildschirmen, ein LCD-Bildschirm, ein Plas mabildschirm, usw.). In alternativen Ausführungsformen kann der Computer 20 auch ein dedizierter Computer sein, z. B. ei ner der zahlreichen dedizierten Spielcomputer, die von Nin tendo, Sega, Sony und anderen hergestellt werden, oder ein dedizierter Simulations- oder Steuercomputer. Einige solche Computer werden unter der Handelsbezeichnung Sega Dreamcast und Sony Playstation verkauft.

Das dem Computer 20 durch die Computereingabevorrich tung 14 zugeführte Informationspaket kann durch den Computer 20 (und das auf dem Computer laufende Anwendungsprogramm) verwendet werden, um andere Einrichtungen als das Display 15 zu steuern. Die vorliegende Erfindung wird jedoch zur Ver deutlichung primär unter Bezug auf die Steuerung des Dis plays 15 beschrieben.

Gemäß Fig. 2 weist eine exemplarische Umgebung für die Erfindung eine universelle Recheneinrichtung in Form eines herkömmlichen Personalcomputers 20 mit einer Verarbeitungs einheit 38, einem Systemspeicher 39 und einem Systembus 40 auf, über den verschiedene Systemkomponenten, einschließlich des Systemspeichers, mit der Verarbeitungseinheit 38 verbun den werden. Der Systembus 40 kann eine beliebige von mehre ren Typen von Busstrukturen aufweisen, z. B. einen Speicher bus oder einen Speichercontroller, einen peripheren Bus und einen lokalen Bus, und es kann eine beliebige von verschie denen Busarchitekturen verwendet werden. Der Systemspeicher weist einen Festwertspeicher (ROM) 41 und einen Direktzu griffsspeicher (RAM) 42 auf. Ein BIOS-System 43 (basic in put/output system), das die Basisroutine enthält, die die Informationsübertragung zwischen Elementen im Personalcompu ter 20 unterstützt, z. B. während des Startvorgangs oder Hochfahrens, ist im ROM-Speicher 41 gespeichert. Der Perso nalcomputer 20 weist ferner auf: ein Festplattenlaufwerk 44 zum Lesen von einer Festplatte (nicht dargestellt) und zum Schreiben auf die Festplatte, ein Magnetplattenlaufwerk 45 zum Lesen von einer entfernbaren Magnetplatte 46 und zum Schreiben auf die Magnetplatte, und ein Bildplattenlaufwerk 47 zum Lesen von einer entfernbaren Bildplatte, z. B. einer CD-ROM oder einem anderen optischen Medium, und zum Schrei ben auf die Bildplatte. Das Festplattenlaufwerk 44, das Ma gnetplattenlaufwerk 45 und das Bildplattenlaufwerk 47 sind durch eine Festplattenlaufwerkschnittstelle 49, eine Magnet plattenlaufwerkschnittstelle 50 bzw. eine Bildplattenlauf werkschnittstelle 51 mit dem Systembus 40 verbunden. Durch die Laufwerke und die zugeordneten computerlesbaren Medien wird ein nichtflüchtiger Speicher für computerlesbare Befeh le, Datenstrukturen, Programmodule und andere Daten für den Personalcomputer bereitgestellt.

Obwohl in der hierin beschriebenen exemplarischen Umge bung eins Festplatte eine entfernbare Magnetplatte 46 und eine entfernbare Bildplatte 48 verwendet werden, ist für Fachleute ersichtlich, daß in der Betriebsumgebung auch an dersartige computerlesbare Medien verwendbar sind, z. B. Ma gnetkassetten, Flashspeicherkarten, digitale Video- oder Bildplatten, Bernoulli-Kassetten, Direktzugriffsspeicher (RAM-Speicher), Festwertspeicher (ROM-Speicher) und ähnli che.

Auf der Festplatte, der Magnetplatte 46, der Bildplatte 48, dem Rom-Speicher 41 oder dem RAM-Speicher 42 können vie le Programmodule gespeichert sein, z. B. ein Betriebssystem 52, ein oder mehrere Anwendungsprogramme 53, andere Program module 54 und Programmdaten 55. Ein Benutzer kann dem Perso nalcomputer 20 über Eingabevorrichtungen, z. B. eine Tastatur 56 und eine Zeigervorrichtung 57, Befehle und Informationen zuführen. Andere Eingabevorrichtungen (nicht dargestellt) können ein Mikrofon, einen Joystick, ein Gamepad, eine Sa tellitenantenne, einen Scanner, usw. sein. Diese und andere Eingabevorrichtungen sind häufig über eine mit dem Systembus 40 verbundene Schnittstelle 58 mit der Verarbeitungseinheit 38 verbunden. Die Schnittstelle 58 kann viele verschiedene Schnittstellen aufweisen, z. B. eine Sound-Karte, einen pa rallelen Port, einen Gameport oder einen universellen seri ellen Bus (USB). Der Bildschirm 16 oder ein andersartiges Display ist ebenfalls über eine Schnittstelle, z. B. einen Videoadapter 59, mit dem Systembus 40 verbunden. Außer dem Bildschirm 16 können Personalcomputer typischerweise andere periphere Ausgabevorrichtungen, z. B. Lautsprecher und Druc ker (nicht dargestellt) aufweisen.

Der Personalcomputer 20 kann unter Verwendung logischer Verbindungen zu einem oder mehreren entfernten Computern, z. B. zu einem entfernten Computer 60, in einer Netzwerkumge bung betrieben werden. Der entfernte Computer 60 kann ein anderer Personalcomputer, ein Server, ein Router oder Kommu nikations-Server bzw. eine Überleiteinrichtung, ein Netz werk-PC, eine gleichschichtige Vorrichtung oder ein anderer Netzwerkknoten sein und weist typischerweise viele oder alle der vorstehend unter Bezug auf den Personalcomputer 20 be schriebenen Elemente auf, obwohl in Fig. 2 nur eine Spei chervorrichtung 61 dargestellt ist. Die in Fig. 2 darge stellten logischen Verbindungen weisen ein lokales Netz (LAN) 62 und ein weiträumiges Netz (WAN) 63 auf. Solche Netzwerkumgebungen sind in Büros, in Intranets firmenbezoge ner Computernetze und im Internet üblich.

Bei der Verwendung in einer LAN-Netzwerkumgebung ist der Personalcomputer 20 über eine Netzwerkschnittstelle oder einen Adapter 64 mit dem lokalen Netz 62 verbunden. Bei Ver wendung in einer WAN-Netzwerkumgebung weist der Personalcom puter 20 typischerweise ein Modem 65 oder eine andere Ein richtung zum Einrichten von Kommunikationen über das weit räumige Netz 63, z. B. das Internet, auf. Das Modem 65, das ein internes oder externes Modem sein kann, ist über die se rielle Schnittstelle 58 mit dem Systembus 40 verbunden. In einer Netzwerkumgebung können bezüglich des Personalcompu ters 20 dargestellte Programmodule oder Teile davon in den entfernten Speichervorrichtungen gespeichert sein. Die dar gestellten Netzwerkverbindungen stellen nur Beispiele dar, und es können andere Einrichtungen zum Einrichten von Ver bindungen zwischen den Computern verwendet werden.

Wenn der Computer 20 ein dedizierter Computer ist, kann die spezifische Architektur sich von der in Fig. 2 darge stellten Architektur unterscheiden. Die Unterschiede haben jedoch keine großen Konsequenzen. Alle derartigen Computer weisen einen Mechanismus zum Ausführen von Programmen und/oder Hardwarekomponenten auf, die Informationen von der Eingabevorrichtung 14 empfangen und die empfangenen Informa tionen verwenden, um das Verhalten oder das Erscheinungsbild von Soft- und/oder Hardwarekomponenten zu modifizieren. Dies führt häufig zu einer auf einem Display sichtbaren Änderung.

Fig. 3A-3C zeigen eine Positionserfassung gemäß ei nem Aspekt der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3A ist eine Computereingabevorrichtung 14 bezüglich eines Bildes 100 auf einem Display 15 dargestellt. Fig. 3A zeigt, daß das Bild 100 nur ein Teil einer auf dem Display 15 darstellbaren vir tuellen 3D-Umgebung ist. Wenn das Element 18 bezüglich des Elements 16 in einer im wesentlichen mittleren Position ent lang der X- und der Y-Drehachse angeordnet ist, ist der dar gestellte Abschnitt der virtuellen dreidimensionalen Umge bung aus der Perspektive der 1. Person ein Mittenabschnitt, wie in Fig. 3A dargestellt.

Fig. 3B zeigt eine Draufsicht einer Computereingabevor richtung 14 zum Darstellen, daß das Element 18 bezüglich des Elements 16 allgemein um eine Drehachse 102 in die durch den Pfeil 24 dargestellte Richtung X drehbar ist. Wenn die Vor richtung 14 als Joystick implementiert ist, kann eine Dreh bewegung um die Achse 102 beispielsweise der Bewegung des Joysticks von einer zur anderen Seite entsprechen. Wenn das Element 18 innerhalb eines bestimmten Bewegungsbereich um die Achse 102 gedreht wird, erzeugt die Computereingabevor richtung 14 das Informationspaket, das die Informationen aufweist, die die Relativposition des Elements 18 bezüglich des Elements 16 um die Achse 102 darstellen. Diese Informa tionen können durch den Computer 20 (und eine darauf laufen de Anwendung) verwendet werden, um den auf dem Display 15 dargestellten Blickpunkt zu steuern.

Wenn das Element 18 beispielsweise innerhalb eines vor gegebenen Bewegungsbereichs um die Achse 102 gedreht wird, kann der Blickpunkt z. B. in die in Fig. 3B durch den Pfeil 104 angezeigte Richtung bewegt werden. Wenn das Element 18 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 102 gedreht wird, kann der Blickpunkt zu der in Fig. 3B durch das Bezugszeichen 100A angezeigten Position hin bewegt werden. Ähnli cherweise kann, wenn das Element 18 im Uhrzeigersinn um die Achse 102 gedreht wird, der Blickpunkt zu der in Fig. 3B dargestellten Position 100B hin verschoben werden. Auf diese Weise wird die Absolutbewegung des Elements 18 bezüglich des Elements 16 direkt in eine Absolutbewegung des dargestellten Blickpunkts abgebildet oder umgesetzt, wie in Fig. 3B darge stellt. Eine gleichartige Abbildung oder Umsetzung kann auch erreicht werden, wenn die Vorrichtung 14 auf eine andere Weise implementiert ist, z. B. als Joystick.

Fig. 3C zeigt eine Seitenansicht der Computereingabe vorrichtung 14. Fig. 3C zeigt, daß in einer exemplarischen Ausführungsform das Element 18 der Computervorrichtung 14 nicht nur um die Achse 102 (in Fig. 3B dargestellt), sondern auch in die durch den Pfeil 26 angezeigte Neigungs- oder Y- Richtung auch um die Achse 106 drehbar ist. Wenn die Vor richtung ein Joystick ist, kann die Drehbewegung um die Ach se 106 einer Bewegung des Joysticks von vorne nach hinten (oder von hinten nach vorne) entsprechen. Wenn das Element in die durch den Pfeil 26 angezeigte Richtung geneigt wird, wird daher, so lange es innerhalb des vorgegebenen Bewe gungsbereichs bleibt, die auf dem Display 15 dargestellte Ansicht aus der Perspektive der 1. Person in die durch den Pfeil 108 angezeigte Richtung bewegt. Wenn beispielsweise das Element 18 (bezüglich Fig. 3) im Gegenuhrzeigersinn be wegt wird, verschiebt sich die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person nach oben zu der in Fig. 3C durch das Bezugs zeichen 100C bezeichneten Position hin. Ähnlicherweise wird, wenn das Element 18 (bezüglich Fig. 3C) im Uhrzeigersinn um die Achse 106 gedreht wird, die auf dem Display 15 darge stellte Ansicht aus der Perspektive der 1. Person nach unten verschoben, z. B. zur allgemein durch das Bezugszeichen 100D bezeichneten Position hin. Daher kann, so lange das Element 18 innerhalb des vorgegebenen Bewegungsbereichs um die Achse 106 gedreht wird, die Absolutbewegung des Elements 18 bezüg lich des Elements 16 in eine Absolutbewegung der auf dem Display 15 dargestellten Ansicht aus der Perspektive der 1. Person abgebildet oder umgesetzt werden. Eine gleichartige Abbildung oder Umsetzung kann erhalten werden, wenn die Vor richtung 14 beispielsweise als Joystick implementiert ist.

Die Absolutbewegung des Elements 18 bezüglich des Ele ments 18 um die Achse 102 oder 106 kann entweder direkt ab gebildet bzw. umgesetzt oder herauf- bzw. herabskaliert wer den, um eine Absolutbewegung der auf dem Display 15 darge stellten Ansicht aus der Perspektive der 1. Person bereitzu stellen. Beispielsweise kann eine Drehbewegung des Elements 18 von fünf Grad um die Achse 102 oder 106 einer Drehbewe gung von 20 Grad der auf dem Display 15 dargestellten An sicht in der virtuellen Umgebung aus der Perspektive der 1. Person entsprechen. Es kann jeder gewünschte Skalierungsfak tor (einschließlich 1 : 1) verwendet werden.

Wenn das Element 18 um die Achse 102 oder 106 über den vorgegebenen Bewegungsbereich hinaus bewegt wird (oder wenn der Joystick von einer zur anderen Seite oder nach vorne oder hinten über den vorgegebenen Bewegungsbereich hinaus bewegt wird), wird eine solche Bewegung nicht mehr in eine Absolutbewegung oder Absolutposition der auf dem Display 15 dargestellten Ansicht aus der Perspektive der 1. Person ab gebildet oder umgesetzt. Stattdessen entspricht diese Bewe gung beispielsweise einer kontinuierlichen Bewegung der An sicht aus der Perspektive der 1. Person. Wenn das Element 18 beispielsweise um die Achse 103 in die durch den Pfeil 24 dargestellte Richtung (in Fig. 3B dargestellt) um ein Maß gedreht wird, das den vorgegebenen Bewegungsbereich über schreitet, wird die Ansicht aus der Perspektive der 1. Per son sich kontinuierlich in Richtung der Bewegung des Ele ments 18 drehen, bis das Element 18 in den vorgegebenen Be wegungsbereich zurückgebracht wird. Dies ist in den Fig. 4A und 4B detaillierter dargestellt.

Fig. 4A zeigt einen Bewegungsbereich (in Grad einer Drehbewegung) um die Achse 102 oder 106 als Funktion der me chanischen Kraft, die dieser Drehbewegung entgegenwirkt und die der Benutzer wahrnimmt, in einer exemplarischen Ausfüh rungsform. Der Bewegungsbereich ist in der Darstellung in drei verschiedene Bereiche oder Verhaltenszonen 110, 112 und 114 geteilt, obwohl auch mehr oder weniger Zonen oder Berei che mit anderen Profilen verwendbar sind. Wenn der Benutzer das Element 18 innerhalb des Bereichs 110 dreht (der in ei ner exemplarischen Ausführungsform + oder -30 Grad bezüg lich einer Mitten- oder neutralen Position beträgt, wobei jedoch ein beliebiger gewünschter Bereich verwendet werden kann, und wobei der Bereich gegebenenfalls um die neutrale Position asymmetrisch sein kann), nimmt der Benutzer über den gesamten Bereich 110 die Bewegung eines viskosen Fluids mit einem geringen, konstanten Widerstand gegen die Bewegung wahr. Im Bereich 110 kann jedoch auch eine Mitten- Rückstellkraft bereitgestellt werden. Sobald der Benutzer das Element 118 in eine Richtung über die Grenzen des Be reichs 110 hinaus dreht, nimmt der Benutzer einen anderen Widerstand gegen die Bewegung wahr, z. B. eine zunehmende Kraft. Daher nimmt der Benutzer, wenn er das Element 118 über den Bewegungsbereich von etwa +30 Grad hinaus in den Bereich 112 bewegt, einen zunehmenden mechanischen Wider stand gegen die Bewegung wahr, wenn der Benutzer fortfährt, das Element 118 über seinen vollen positiven Bewegungsbe reich (z. B. auf etwa +40 Grad) zu bewegen. Ähnlicherweise nimmt der Benutzer, wenn er das Element 118 von der neutra len Stellung über etwa -30 Grad hinaus in den Bereich 114 bewegt, einen zunehmenden Widerstand gegen eine fortgesetzte Drehbewegung durch den Bereich 114 über seinen vollen Bewe gungsbereich (z. B. etwa -40 Grad) wahr. Es können beliebige oder alle Bereiche oder Zonen eine Mitten-Rückstellkraft aufweisen. Außerdem können in beliebigen oder allen Berei chen oder Zonen andere nicht-lineare oder stufenförmige Kraftprofile verwendet werden. Die Kraft kann in einem be liebigen Bereich zu- und dann abnehmen. Außerdem muß der Mittenbereich 110 kein Konstantkraftprofil aufweisen. Ledig lich aus Darstellungsgründen ist in den Außenbereichen ein stetig ansteigendes Kraftprofil dargestellt, und im Mitten bereich ist ein lineares konstantes Kraftprofil dargestellt.

In einer exemplarischen Ausführungsform wird das in Fig. 4A dargestellte Kraftprofil unter Verwendung einer Kur ven- oder Nockenelement-/Nockenstößelanordnung erhalten, wie in den Fig. 12A-14C detaillierter dargestellt ist und nachstehend diskutiert wird. Es kann jedoch auch eine belie bige andere Anordnung verwendet werden, die das gewünschte Kraftprofil erzeugt. Beispielsweise können Druck- oder Zug federn, fluidgefüllte Stoßdämpfer, pneumatische oder hydrau lische Systeme, Air-over-Hydrauliksysteme oder andere Vor richtungen oder Vorspannungselemente mit variablem Wider stand verwendet werden.

Fig. 4B zeigt verschiedene Verhaltenszonen (z. B. Abso lut- und Geschwindigkeitszonen der Bewegung) gemäß einem an deren Aspekt der vorliegenden Erfindung. Fig. 4B wird in Verbindung mit den Fig. 4A und 3A-3C beschrieben. Fig. 4B zeigt ein Diagramm der Neigungsbewegung (oder Y-Achsen bewegung) des Elements 118 um die Achse 106, und der Gierbe wegung (oder X-Achsenbewegung) des Elements 18 um die Achse 102. Das Diagramm von Fig. 4B ist in drei Steuerbereiche oder Verhaltenszonen 116, 118 bzw. 120 geteilt. Es können jedoch auch mehr oder weniger Verhaltenszonen verwendet wer den. Die Verhaltenszonen sind gegen Achsen aufgetragen, die die Neigungsbewegung (Y-Achsenbewegung) des Elements 18 um die Achse 106 und die Gierbewegung (X-Achsenbewegung) des Elements 18 um die Achse 102 darstellen, wobei, wenn die Vorrichtung 14 ein Joystick ist, diese Verhaltenszonen einer Vor-/Rückwärtsbewegung bzw. einer Bewegung von einer zur an deren Seite des Joysticks entsprechen.

Die Verhaltenszone 116 ist ein Mittenbereich, der all gemein die neutrale oder Mittenposition innerhalb des Bewe gungsbereichs des Elements 18 bezüglich des Elements 16 dar stellt. Der mittlere Steuerbereich 116 kann in Fig. 4B durch nur einen einzigen Punkt oder eine kleine Gruppe von Punkten oder durch eine große Gruppe von Punkten dargestellt werden. Die Verhaltenszone 118 ist ein Absolutpositionssteuerbe reich, der dem vorgegebenen Bewegungsbereich 110 um die Ach se 102 und 106 entspricht. Die Verhaltenszone 120 stellt ei nen Geschwindigkeitssteuerbereich dar, der der Bewegung des Elements 18 in eine beliebige Richtung über den vorgegebenen Bewegungsbereich 110 hinaus entspricht.

Obwohl die Steuerbereiche sich bezüglich der Drehbewe gung des Elements 18 um die Achse 102 oder 106 ähnlich ver halten können, wird in der vorliegenden Diskussion nachste hend zur Vereinfachung nur auf die Drehbewegung des Elements 18 um die Achse 102 Bezug genommen. Wenn der Benutzer das Element 18 bezüglich des Elements 16 innerhalb des Bereichs 118 um die Achse 102 dreht, führt die Vorrichtung 14 dem Computer 20 Informationen zu, die die Relativposition der Elemente 16 und 18 anzeigen, und in der Ausführungsform, in der das Display 15 eine virtuelle Umgebung für ein Spiel darstellt, veranlaßt der Computer, daß die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person sich auf absolute Weise in Rich tung der Drehbewegung des Elements 18 um die Achse 102 nach links oder rechts verschiebt. Daher wird, wenn der Benutzer das Element 18 um beispielsweise +5 Grad bezüglich des Mit tenbereichs 116 um die Achse 102 dreht, durch den Computer 20 veranlaßt, daß die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person sich um einen vorgegebenen Abstand nach rechts ver schiebt, wie in Fig. 3B dargestellt. Eine Bewegung des Ele ments 18 um 5 Grad können entweder dem gleichen Maß der Be wegung der Ansicht aus der Perspektive der 1. Person oder einem anderen Bewegungsmaß entsprechen. Die Absolutbewegung des Elements 18 wird direkt in die Absolutbewegung der An sicht aus der Perspektive der 1. Person abgebildet oder um gesetzt.

Wenn das Element 18 bei einer Bewegung um die Achse 102 die Verhaltenszone 118 verläßt und in die Verhaltenszone 120 eintritt, wird die Absolutbewegung des Elements 18 nicht mehr länger in eine Absolutbewegung der Ansicht aus der Per spektive der 1. Person umgesetzt. Stattdessen wird durch die Bewegung des Elements 18 im Bereich 120 eine kontinuierliche Bewegung der Ansicht aus der Perspektive der 1. Person in einer Richtung erzeugt, die der Drehrichtung des Elements 18 um die Achse 102 entspricht. D. h., wenn der Benutzer das Element 18 im Uhrzeigersinn um die Achse 102 in den Bereich 120 dreht, wird die Ansicht aus der Perspektive der 1. Per son beginnen, sich nach rechts zu drehen. So lange der Be nutzer das Element 18 in einer festen Position im Bereich 120 hält, wird die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person sich weiterhin mit einer konstanten Geschwindigkeit nach rechts drehen.

In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Bereich 120 in mehrere Untersteuerbereiche geteilt. Dadurch bewegt sich das Element 18, wenn der Benutzer das Element 18 um die Achse 102 weiter in den Bereich 120 dreht, durch die Unter steuerbereiche, und die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person wird beginnen, sich in jedem Bereich mit einer höhe ren Geschwindigkeit zu drehen. Daher nimmt das Geschwindig keitsprofil über den Bereich 120 schrittweise zu, wenn das Element 18 durch die Untersteuerbereiche bewegt wird. Ähnli cherweise kann das Geschwindigkeitsprofil des Bereichs 120 in einer alternativen Ausführungsform durch eine linear an steigende Funktion oder durch eine nicht-linear ansteigende (z. B. eine Exponential- oder quadratische) Funktion oder ei ne lineare oder nicht-lineare Funktion dargestellt werden, die nicht kontinuierlich ansteigend ist, sondern zunächst ansteigt und dann konstant wird oder abnimmt. Die Form des Geschwindigkeitsprofils kann außerdem durch den Benutzer wählbar oder einstellbar sein. In diesem Fall kann für den Benutzer eine Möglichkeit bereitgestellt werden, eine Aus wahl aus mehreren verschiedenen vorgegebenen Profilen zu treffen oder das Profil durch Spezifizieren einer Profilform spezifisch einzustellen.

Wenn der Benutzer das Element 18 weiter in den Bereich 120 dreht, nimmt er beispielsweise einen zunehmenden mecha nischen Widerstand gegen die Drehbewegung um die Achse der Vorrichtung, wie durch den Bewegungsbereich 112 dargestellt, im in Fig. 4A dargestellten Kraftprofil wahr. Daher wird die größere Geschwindigkeit intuitiv dem zunehmenden mechani schen Widerstand zugeordnet, um eine taktile Rückkopplung für den Benutzer bezüglich Geschwindigkeit bereitzustellen, die einer vorgegebenen Drehung in den Geschwindigkeitsposi tionierungsbereich entspricht. Für die Bereiche oder Zonen können auch andere Kraftprofile (z. B. mit steilerer oder flacherer Steigung, nicht-lineare Profile, stufenförmige Profile, usw.) verwendet werden. In diesen Fällen kann die taktile Rückkopplung (Kraftprofil) so konfiguriert sein, daß sie allgemein mit dem Geschwindigkeitsprofil übereinstimmt, oder nicht.

Wenn der Benutzer beginnt, das Element 18 im Gegenuhr zeigersinn um die Achse 102, zurück zur Grenze zwischen den Verhaltenszonen 118 und 120 hin zu drehen, folgt die Ge schwindigkeit, mit der die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person beginnt, sich zu drehen, dem Geschwindigkeitspro fil in dieser Richtung. Daher nimmt in der dargestellten Ausführungsform die Geschwindigkeit ab, mit der die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person sich dreht. Der Übergang vom Bereich 120 zurück zum Bereich 118 kann auf verschiedene Weisen gehandhabt werden. Beispielsweise kann es wünschens wert sein, daß das Element 18 beim Verlassen des Steuerbe reichs 120 in der mittleren oder neutralen Position 116 an geordnet wird, bevor eine Absolutpositionierung wiederaufge nommen wird. In diesem Fall kann, wenn der Benutzer das Ele ment 18 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 102 dreht, die Grenze zwischen den Bereichen 118 und 120 so verschoben wer den, daß sie mit der Grenze zwischen den Bereichen 118 und 116 übereinstimmt. Die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person wird sich daher weiterhin mit abnehmender Geschwin digkeit drehen, bis das Element 18 sich bis zur Grenze des Mittenbereichs 116 um die Achse 102 gedreht hat. Dann wird die Grenze zwischen den Bereichen 120 und 118 wieder an ih rer ursprünglichen Position eingerichtet (wie in Fig. 4B dargestellt), und der Benutzer kann die Absolutpositionie rung im Bereich 118 wiederaufnehmen, wie vorstehend disku tiert.

Bei einer anderen exemplarischen Ausführungsform wird der Übergang vom Bereich 120 zum Bereich 118 auf andere Wei se gehandhabt. In dieser Ausführungsform nimmt der Benutzer, wenn er das Element 18 im Gegenuhrzeigersinn dreht und die Grenze des Bereichs 118 kreuzt, einfach einen Totbereich wahr, in dem keine Bewegung der Ansicht aus der Perspektive der 1. Person erfolgt, bis der Benutzer fortfährt, das Ele ment 18 im Gegenuhrzeigersinn in den Mittenbereich 116 zu drehen. D. h., wenn der Benutzer das Element 18 im Gegenuhr zeigersinn um die Achse 102 über die Grenze des Bereichs 120 hinaus in den Bereich 118 dreht, wird die Drehung der An sicht aus der Perspektive der 1. Person stoppen und sie wird sich nicht mehr bewegen, auch wenn der Benutzer fortfährt, das Element 18 durch den Bereich 118 zum Mittenbereich 116 zu drehen. Wenn der Benutzer das Element 18 neu zentriert hat, so daß es im Bereich 116 angeordnet ist, wird die nor male Positionierung wiederaufgenommen.

Außerdem muß das Element 18 in einer alternativen Aus führungsform für eine Schaltsteuerung nicht im Bereich 118 zentriert werden. D. h., sobald das Element 18 vom Bereich 120 zum Bereich 118 zurückkehrt, wird die Absolutbewegungs steuerung wiederaufgenommen. Außerdem kann die Grenze, bei der dies auftritt, im wesentlichen auf jeden beliebigen ge wünschten Punkt entlang des Bewegungsbereichs gesetzt wer den. Dieser Punkt kann durch den Benutzer wählbar oder ein stellbar sein.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Benutzereingabevorrichtung 14. Fig. 5 zeigt, daß die Be nutzereingabevorrichtung 14 einen Controller 124, X- und Y- Positionssensoren 126 und 128, eine Kalibrierungsschaltung 130, Tastenfeldschalter, Triggerschalter und die der Mehr fachschaltereingabevorrichtung 30 zugeordneten Schalter (die gemeinsam durch das Bezugszeichen 132 bezeichnet sind), und eine Bereichkalibrierungsschaltung 134 aufweist.

Die X- und Y-Sensoren 126 und 128 können Drehpotentio meter sein. Die Sensoren 126 und 128 können auch andersarti ge Sensoren sein, z. B. optische oder mechanische Codierer, kapazitive Sensoren, elektromagnetische Sensoren, usw. Wenn die Sensoren 126 und 128 Potentiometer sind, weist der Sen sor 126 z. B. einen mit dem Element 16 verbundenen Wider standsabschnitt und einen mit dem Element 18 verbundenen Schleif- oder Kontaktabschnitt auf (oder umgekehrt). Daher ändert sich, wenn das Element 18 um die Neigungsachse 106 gedreht wird, der Widerstandswert des den Sensor 126 bilden den Potentiometers. Ähnlicherweise weist der Sensor 128 z. B. einen mit dem Element 16 verbundenen Widerstandsabschnitt und einen mit dem Element 18 verbundenen Schleif- oder Kon taktabschnitt auf (oder umgekehrt). Daher ändert sich, wenn das Element 18 um die Achse 102 gedreht wird, der Wider standswert des den Sensor 128 bildenden Potentiometers. Auf diese Weise erzeugen die Sensoren 126 und 128 ein Signal, das die X- und Y-(Neigungs- und Gier-)Position des Ele ments 18 bezüglich des Elements 16 darstellt.

Ähnlicherweise können die Sensoren 126 und 128, wenn die Vorrichtung 14 ein Joystick ist, eine beliebige herkömm liche Sensoranordnung sein, die zum Erfassen einer Bewegung von einer zur anderen Seite und einer Vorwärts-/Rückwärts bewegung des Joysticks verwendet wird. Eine solche Anordnung ist im US-Patent Nr. 5694153 beschrieben, auf die hierin durch Verweis Bezug genommen wird.

Das Signal von den Sensoren 126 und 128 wird einem Ana log-/Digital-(A/D-)Wandler 136 zugeführt. In der darge stellten Ausführungsform ist der Wandler 136 mit einem Mi krocontroller 124 integriert. Es können auch andere separate A/D-Wandler verwendet werden. Der A/D-Wandler 136 wandelt die analogen Sensorsignale von den Sensoren 126 und 128 in digitale Signale um, die dem Mikrocontroller 124 zugeführt werden.

Um die Sensoren 126 und 128 zu kalibrieren, wird die Computereingabevorrichtung 14 beispielsweise in einer Prüfvorrichtung angeordnet, die manipulierbar ist, um das Drehelement 18 auf exakt bekannte Winkel bezüglich des Ele ments 16 zu bewegen. Wenn das Element auf die exakt bekann ten Winkel eingestellt ist, werden die durch die Sensoren 126 und 128 ausgegebenen Werte unter Verwendung der Sensor kalibrierungsschaltung 130 auf Sollwerte gesetzt (z. B. abge glichen). In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Schaltung 130 eine Schaltung aus Abgleich- oder Trimmerpo tentiometern zum Abgleichen der Ausgangswerte der Sensoren 126 und 128. Es können auch andere Kalibrierungsschaltungen verwendet werden, die durch Hard- oder Software implemen tierbar sind. Einige Beispiele bestehen darin, einen opti schen Codierer mechanisch neu auszurichten, programmierbare Spannungsversorgungen zu programmieren oder einen digitalen Offsetwert bereitzustellen, wenn das Signal in die digitale Form umgewandelt wurde.

Die Schalter 132 für das Tastenfeld, die Trigger und der Hat-Schalter weisen in einer exemplarischen Ausführungs form einfach eine Anordnung von Schaltern auf, die Signale erzeugen, die anzeigen, daß der entsprechende Schalter ge schlossen und mit dem Mikrocontroller 124 verbunden ist. Wenn eine der Tasten im Feld 28 oder die Trigger 32 oder die dem Hat-Schalter zugeordneten Tasten betätigt werden, wird durch diese Tasten und Trigger ein Schalter geschlossen, der durch den Microcontroller 124 erfaßt wird.

Die Bereichkalibrierungsschaltung 134 wird verwendet, um die Zonen- oder Bereichsgrenzen zwischen dem Absolutposi tionierungsbereich und dem Geschwindigkeitspositionierungs bereich einzustellen (z. B. abzugleichen oder auf andere Wei se exakt zu setzen) (wie unter Bezug auf die in Fig. 4B dar gestellten Verhaltenszonen 118 und 120 beschrieben ist). Aus ergonomischen oder anderen Gründen kann es wünschenswert sein, daß der volle Bewegungsbereich um die X- und die Y- Achse maximal ± 40 Grad beträgt. In diesem Fall werden die Ausgangssignale der Sensoren 126 und 128 so eingestellt, daß das durch die Sensoren ausgegebene maximale Signal dem maxi malen Bewegungsbereich des Elements 18 bezüglich dem Element 16 um die jeweiligen Achsen entspricht.

Ähnlicherweise kann es wünschenswert sein, den Übergang zwischen dem Bereich 118 (dem Absolutpositionsierungsbe reich) und dem Bereich 120 (dem Geschwindigkeitspositionie rungsbereich) exakt zu kalibrieren, so daß der Übergang zwi schen den Bereichen direkt der einer durch den Benutzer wahrgenommenen zunehmenden Kraft entspricht (wie durch das in Fig. 4A dargestellte Kraftprofil dargestellt). Daher wird das Element 18 zu der Grenzposition gedreht, bei der die wahrgenommene erhöhte Kraft auftritt, und der dann durch die Sensoren 126 und 128 ausgegebene Wert wird auf einen Soll wert gesetzt. Dies kann realisiert werden, indem die Compu tereingabevorrichtung 14 in einer Testvorrichtung angeordnet wird, die Dehnungsmeßgeräte oder andere Belastungsmeßvor richtungen aufweist, so daß die Testvorrichtung identifizie ren kann, wann die Benutzereingabevorrichtung den Übergangs punkt zwischen dem Absolutpositionierungsbereich und dem Ge schwindigkeitspositionierungsbereich erreicht hat. Ähnlich wie die Sensorkalibrierungsschaltung 130 kann die Bereichka librierungsschaltung 134 durch Abgleichpotentiometer imple mentiert werden, die so angeordnet sind, daß die Ausgangs signale der Sensoren 126 und 128 auf Sollpegel abgeglichen werden. Es kann auch eine alternative Kalibrierung (die durch Hard- oder Software implementiert werden kann) verwen det werden. Wenn die Sensoren beispielsweise optische Codie rer sind, können sie neu ausgerichtet werden. Außerdem kann ein digitaler Offsetwert bereitgestellt werden, usw.

Der Mikrocontroller 124 weist außerdem einen mit dem Computer 20 verbindbaren Ausgang auf. In einer exemplari schen Ausführungsform wird das durch den Mikrocontroller 124 bereitgestellte Ausgangssignal gemäß einem USB-(universel ler serieller Bus)Protokoll erzeugt. Ähnlicherweise kann ein USB-Umsetzerkabel zwischen dem Mikrocontroller 124 und dem Computer 20 geschaltet sein, um die erforderliche Daten übertragung zu ermöglichen. In einer anderen exemplarischen Ausführungsform wird das Ausgangssignal für den Mikrocon troller 124 gemäß einem Gameportprotokoll oder einem belie bigen anderen gewünschten Protokoll erzeugt.

Fig. 6 zeigt ein Datenpaket, das durch den Mikrocon troller 124 bereitgestellt und zum Computer 20 übertragen wird. Obwohl das Datenpaket 136 entweder seriell oder paral lel zum Computer 20 übertragen werden kann, ist das Datenpa ket 136 in Fig. 6 bezüglich 5-Byte, 8-Bit-Informationen dar gestellt. Die Bytes sind entlang der linken Spalte des Pa kets 136 durch Byte 0. . .4 bezeichnet, und die Bits sind ent lang der oberen Reihe des Pakets 136 durch Bits 0. . .7 be zeichnet.

Die Signale von den Sensoren 126 und 128 werden durch den A/D-Wandler 136 in ein digitales Wort umgewandelt, das beispielsweise eine Auflösung von 10 Bit hat und die Positi on des Elements 18 bezüglich des Elements 16 darstellt. Es kann jedoch auch eine Auflösung von 8 Bit oder eine beliebi ge andere Auflösung verwendet werden. Die Daten mit einer Auflösung von 10 Bit sind durch Bits X0. . .X9 (für den Sensor 128) und Bits Y0. . .Y9 (für den Sensor 126) dargestellt. Die se Informationen sind im Paket 136 enthalten, beginnend mit Byte 0, Bitposition 0, und endend mit Byte 2, Bitposition 3.

Basierend auf den Werten vom A/D-Wandler 136 kann der Mikrocontroller 124 bestimmen, ob der Benutzer das Element 18 in den Geschwindigkeitssteuerbereich 120 gedreht hat, oder ob das Element 18 sich noch immer im Positionierungsbe reich 118 befindet. Die Bits ZBX und ZBY, die in Byte 2 und in den Bitpositionen 4 bzw. 5 angeordnet sind, entsprechen einer Bestimmung, ob das Element 18 sich im Absolut- oder im Geschwindigkeitspositionierungsbereich befindet. Wenn das ZBX-Bit beispielsweise auf 0 gesetzt ist, bedeutet dies, daß das Element 18 sich in der X-(oder Gier-)Richtung im Abso lutpositionierungsbereich befindet. Wenn dieses Bit auf 1 gesetzt ist, zeigt dies an, daß das Element 18 über den vor gegebenen Bewegungsbereich hinaus um die Achse 102 in den Geschwindigkeitspositionierungsbereich gedreht wurde. Der durch die Bits X0. . .X9 angezeigte Wert zeigt dann an, ob das Element 118 sich auf der positiven oder negativen Seite der neutralen Stellung im Geschwindigkeitspositionierungsbereich befindet. Das ZBY-Bit in Byte 2, Bitposition 5 entspricht einer ähnlichen Drehbewegung des Elements 18 in der Y- Richtung (oder um die Neigungsachse 106).

Die Bitpositionen 6 und 7 in Byte 2 sind unbenutzt.

Die Byte 3 zugeordneten Bits B0. . .B6 der Bitpositionen 0. . .6 zeigen den Zustand der Schalter an, die den Tasten im Tastenfeld 28 zugeordnet sind. Die Byte 3, Bitposition 7 bzw. Byte 4, Bitposition 0 zugeordneten Signale T0 und T1 zeigen Zustand von Schaltern an, die den Triggern 32 zuge ordnet sind.

Die Bits 1, 2 und 3 in Byte 4 sind unbenutzt.

In Byte 4, Bitpositionen 4-7 werden Werte bereitge stellt, die den Zustand der Mehrfachschaltervorrichtung 30 darstellen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Vorrichtung 30 ein Hat-Schalter. Daher sind die Bits in den zugeordneten Bitpositionen durch H0. . .H3 bezeichnet. Die folgende Tabelle stellt die durch die Bits H0. . .H3 darge stellten Positionen des Hat-Schalters 30 dar.

Tabelle 1

Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen der Er zeugung eines Pakets 136 durch den in Fig. 5 dargestellten Mikrocontroller 124. Der Mikrocontroller 124 empfängt und filtert die X- und Y-Positionsinformationen. Dies ist durch Block 138 dargestellt. Zum Filtern der X- und Y- Positionsinformationen führt der Controller 124 in einer ex emplarischen Ausführungsform eine Überabtastungs- und Glät tungsverarbeitung für die von den Sensoren empfangenen Daten aus. Diese Daten können der im Controller 124 implementier ten Filterlogik zugeführt werden. Die Filterlogik kann bei spielsweise Tiefpaßfiltertechniken verwenden, um große oder als Störungen überlagerte Zacken oder Spikes zu entfernen. Wenn die Daten empfangen und gefiltert wurden, werden sie im Controller 124 (oder im zugeordneten Speicher) gespeichert, um später das Datenpaket 136 zu erzeugen.

Der Controller 124 fragt außerdem die Schalteranordnung 132 periodisch ab, der die Tasten, Trigger und der Hat- Schalter zugeordnet sind, um die diesen Schaltern zugeordne ten Daten zu erhalten. Die Informationen von den Schaltern 132 werden außerdem beispielsweise einer Anti-Jitter- und einer Überabtastungsverarbeitung unterzogen, um die Robust heit der Signale zu verbessern. Dies ist durch Block 140 dargestellt.

Der Controller 124 bestimmt dann basierend auf den Po sitionsinformationen von den Sensoren 126 und 128, ob die Eingabevorrichtung 14 sich bezüglich der X-Achse im Ge schwindigkeitspositionierungsbereich befindet. Dies ist durch Block 142 dargestellt. Wenn dies der Fall ist, setzt der Controller 124 das in Byte 2, Bitposition 4 angeordnete ZBX-Bit im Paket 136. Dies ist durch Block 144 dargestellt.

Dann bestimmt der Controller 124, ob die Eingabevor richtung 14 sich bezüglich der Y-Achse im Geschwindigkeits positionierungsbereich befindet. Dies ist durch Block 146 dargestellt. Wenn dies der Fall, ist, setzt der Controller 124 das in Byte 2, Bitposition 5 angeordnete ZBY-Bit im Fa ket 136. Dies ist durch Block 148 dargestellt. Der Control ler 124 setzt dann den Rest des Pakets 136 zusammen, wie durch Block 150 dargestellt, und überträgt das Paket gemäß einem geeigneten Protokoll zum Computer 20, wie durch Block 152 dargestellt.

Fig. 8 zeigt ein Funktionsblockdiagramm zum Darstellen des Empfangs und der Überarbeitung des Pakets 136 durch eine exemplarische Ausführungsform des Computers 20, der ein Per sonalcomputer ist. In anderen Ausführungsformen, wenn der Computer 20 beispielsweise ein dedizierter Computer ist, kann die Verarbeitung sich geringfügig unterscheiden, sie wird jedoch zu den gleichen Ergebnissen führen. Fig. 8 zeigt die Computereingabevorrichtung 14, Busebenenschichten 153, einen ersten Bustreiber 154, eine Remapper-Einrichtung 156, eine Anwendungsschnittstelle 158 und eine Anwendungsschicht 160, die aus einer oder mehreren Anwendungen 162, 164 und 166 bestehen kann. Vor der Diskussion der Operation des in Fig. 8 dargestellten Systems sollte erwähnt werden, daß ge mäß einem herkömmlicher USB-Protokoll Vorrichtungen als Hu man Interface Devices (HID) klassifizierbar sind. Außerdem kann ein Functional Device Object (FDO) mit den Daten in Be ziehung stehende Informationen aufweisen, die dem nächsten Programmodul oder der nächsten Vorrichtung anzeigen, wie die Baten gehandhabt werden sollten. FDOs sind primär Umsetzer, die Roh- oder Ursprungsdaten in eine für ein Empfangsmodul oder eine Empfangsvorrichtung geeignete Form umwandeln. Phy sical Device Object (PDOs) sind Objekte, die Daten enthalten und denen Verfahren zugeordnet sind, die durch eine Emp fangsvorrichtung oder ein Empfangsmodul aufgerufen werden können, um auf die Daten zuzugreifen. Filter Device Objects (FiDOs) sind Objekte, die die Daten untersuchen können und basierend auf vorgegebenen Einstellungen (z. B. Einstellungen im Register) bestimmen, wie die Daten verarbeitet werden sollten, um sie in einer Form anzuordnen, in der sie durch die Empfangsvorrichtungen verwendbar sind. FDOs, PDOs und FiDOs sind herkömmliche Objekte, die Fachleuten bekannt sind.

Während der Operation setzt die Vorrichtung 14 zunächst ein Paket 136 zusammen, wie vorstehend unter Bezug auf die Fig. 6 und 7 beschrieben wurde. Das Paket wird dann zu Busebenenschichten 153 auf dem Computer 20 übertragen. Die Busebenenschichten 153 sind Standard-USB-Schichten, die dazu dienen, die Daten zu empfangen und über den Verarbeitungs stapel zum ersten Bustreiber 154 weiterzuleiten.

Der erste Bustreiber 154 ist ein Treiber, der von einem HIDCLASS-Treiber-Wrapper umgeben ist. Das von der Eingabe vorrichtung 14 empfangene Paket ist in einer exemplarischen Ausführungsform ein Joystick-Datenpaket. Es könnten auch an dere Datenpakete verwendet werden (z. B. Maus-, Tastatur- Datenpakete usw.). Daher weist der erste Bustreiber 154 ein FDO auf, das das Paket als Joystick-Datenpaket identifiziert und ein Joystick-PDO erzeugt, und übergibt die Informationen an das erzeugte PDO. Das Joystick-PDO übergibt dann die In formationen stapelaufwärts gerichtet an die Remapper- Einrichtung 156.

Die Remapper-Einrichtung 156 ist ein Programmodul, wo bei eine exemplarische Ausführungsform dieses Moduls durch GCKERNEL.SYS bezeichnet wird, das Objekte erzeugt, die für mdgliche Empfangsanwendungen in der Anwendungsschicht 160 notwendig sind. Beipielsweise bestimmt die Remapper- Einrichtung 156, weil die Informationen im Paket 136 dem Computer 20 als Joystickpaket zugeführt wird, und weil für viele Spielanwendungen Blickpunktinformationen durch eine Maus- und/oder eine Tastaturmanipulation übertragen werden müssen, ob die Joystickinformationen für eine anschließende Verwendung in der Anwendungsschicht 160 in eine Maus- und/oder eine Tastatur-PDO umgewandelt werden müssen.

Die Remapper-Einrichtung 156 weist FiDOs 170 auf, die die Informationen vom PDO 155 im ersten Bustreiber 154 emp fangen. Die FiDOs 170 sind in einem separat dargestellten Abschnitt von Fig. 8 dargestellt. Das FiDO 170 empfängt die Informationen am Eingabeport 172 und überträgt sie zu einem korrekten PDO. Das FiDO 170 bestimmt dann, ob diese Eingabe klasse zugeordnet worden ist. Dies ist durch Blöcke 174 und 176 dargestellt. Wenn keine solche Zuordnung festgelegt wur de, zeigt dies an, daß die Anwendung der Empfangseinrichtung und die Anwendungsschicht 160 die Informationen einfach als Joystickinformationen erwarten, und die Informationen werden durch das FiDO 170 direkt zum Ausgabeport 178 weitergelei tet, wo sie zur Anwendungsschicht 160 übertragen werden (wie durch einen Pfeil 180 dargestellt).

Wenn im Zuordnungsblock 174 jedoch eine Zuordnung die ses bestimmten Eingabeklassentyps zu einem Mauspaket festge legt wurde, führt das FiDO 170 die Informationen einem Maus kurvenfilter 182 zu, das ein Maus-PDO mit darin enthaltenen geeigneten Daten erzeugt. Ein solches virtuelles Maus-PDO ist in der Remapper-Einrichtung 156 durch das Bezugszeichen 184 bezeichnet. Das Maus-PDO wird dann an die nachstehend beschriebene Anwendungsschnittstelle 158 übertragen.

Außerdem werden, wenn das FiDO 170 feststellt, daß die Anwendung der Empfangseinrichtung in der Anwendungsschicht 160 die Informationen bezüglich einer Tastaturmanipulation erwartet, die Informationen einem Macro Queue 186 zugeführt, das Tastaturanschlägen Tastenbetätigungen zuordnet. Dies dient dazu, ein virtuelles Tastatur-PDO zu erzeugen, wie durch das Bezugszeichen 188 in der Remapper-Einrichtung 156 dargestellt. Die Informationen werden dann erneut dem Ausga beport 178 zugeführt, wo sie der Anwendungsschnittstelle 158 zugeführt werden.

Wenn das von der Vorrichtung 14 empfangene Joystick- Datenpaket tatsächlich in ein virtuelles Maus- oder ein vir tuelles Tastatur-PDO umgewandelt wird, wird es der Anwen dungsschnittstelle 158 zugeführt. Die Anwendungsschnittstel le 158 (die in einer exemplarischen Ausführungsform auch als HIDSWVD.SYS bezeichnet wird) erzeugt ein PDO, das die Infor mationen in einer bestimmten Form für Maus- oder Tastaturda ten enthält, die die Anwendungsschicht 160 erwartet.

Daher dient die Remapper-Einrichtung 156 dazu, die über eine Leitung (z. B. die Joystick-Leitung) empfangenen Daten auf andere Leitungen zu verteilen (z. B. die Maus- und/oder die Tastaturleitung). Dies ermöglicht es der Remapper- Einrichtung 156 Joystickdaten in Maus- oder Tastaturdaten oder eine Kombination aus beiden in Abhängigkeit davon umzu wandeln, welche Daten die bestimmte Anwendung in der Anwen dungsschicht erwartet.

Die Remapper-Einrichtung 156 hat außerdem eine andere Funktion. Die Remapper-Einrichtung 156 untersucht die Daten und bestimmt, ob die Daten anzeigen, daß das Element 18 be züglich des Elements 16 sich im Absolut- oder Geschwindig keitspositionierungsbereich befindet. Wenn es sich im Abso lutpositionierungsbereich befindet, übergibt die Remapper- Einrichtung 156 der Anwendung (möglicherweise über die Anwen dungsschnittstelle 158) einfach einen Differenzwert, der die Differenz zwischen einer aktuellen Position und der un mittelbar vorangehenden Position darstellt, und die Richtung der Abweichung von der unmittelbar vorangehenden Position. Das Anwendungsprogramm in der Anwendungsschicht 160 kann dann den Blickpunkt des Bildes auf dem Display (oder ein be liebiges auf dem Display 15 dargestelltes Objekt) aktuali sieren. Ähnlicherweise überträgt die Remapper-Einrichtung 156, wenn sie bestimmt, daß das Element 18 sich im kontinu ierlichen oder Geschwindigkeitspositionierungsbereich befin det, einen vorgegebenen Differenzwert an die Anwendung, und überträgt diesen Wert, so lange Pakete von der Vorrichtung 14 empfangen werden, die anzeigen, daß das Element sich im Geschwindigkeitsbereich befindet. Außerdem kann, wie vor stehend beschrieben, wenn der Geschwindigkeitspositionie rungsbereich in mehrere Unterbereiche oder Unterzonen ge teilt ist, der Änderungswert basierend auf dem bestimmten Unterbereich geändert werden, in dem das Element 18 sich ak tuell befindet. Der Änderungswert wird ähnlicherweise ent sprechend geändert, wenn das Geschwindigkeitsprofil eine an dere Form hat, wie vorstehend beschrieben.

Die Fig. 9A-9D zeigen die Operation der Remapper- Einrichtung 156. Die Remapper-Einrichtung 156 empfängt zu nächst ein neues Paket von der Vorrichtung 14. Dies ist durch Block 190 dargestellt. Die Remapper-Einrichtung 156 untersucht dann die Positionsinformationen im Paket, um zu bestimmen, ob das Element 18 sich im Absolutpositionierungs bereich oder im Geschwindigkeitspositionierungsbereich be findet. Dies ist durch Blöcke 192 und 194 dargestellt. Die gleiche Untersuchung und Bestimmung werden bezüglich der X- und der Y-Achse ausgeführt. Nachstehend wird zur Vereinfa chung jedoch nur eine einzige Achse unter Bezug auf die Fig. 9A-9C beschrieben.

Wenn das Element 18 sich nicht im Absolutpositionie rungsbereich befindet, d. h., es befindet sich im Geschwin digkeitspositionierungsbereich, bestimmt die Remapper- Einrichtung 156 einen Änderungswert basierend auf einer ak tuellen Position des Elements 18 bezüglich des Elements 16 im Geschwindigkeitspositionierungsbereich. Dies ist durch Block 196 dargestellt. Der Änderungswert wird dann (mögli cherweise über die Anwendungsschnittstelle 158) als neue Po sitionsinformationen an die Anwendungsschicht 160 ausgege ben. Dies ist durch Block 198 dargestellt. Bei der Bestim mung, ob das Element 18 sich im Absolutpositionierungsbe reich oder im Geschwindigkeitspositionierungsbereich befin det, kann die Remapper-Einrichtung 156 eine bestimmte Hyste rese ausführen, um ein Hin- und Herspringen zwischen dem Ab solutpositionierungsbereich und dem Geschwindigkeitspositio nierungsbereich zu verhindern, wenn das Element in der Nähe der Grenze zwischen den beiden Bereichen angeordnet ist. Dies wird unter Bezug auf die Fig. 4A und 4B beschrieben.

Wenn die Remapper-Einrichtung in Block 194 bestimmt, daß das Element 18 sich im Absolutpositionierungsbereich be findet, bestimmt die Remapper-Einrichtung 156 anschließend, ob das Element 18 gerade vom Geschwindigkeitspositionie rungsbereich in den Absolutpositionierungsbereich eingetre ten ist. Wenn dies der Fall ist, kann die Remapper- Einrichtung 156, wie unter Bezug auf Fig. 4B beschrieben, möglicherweise erwarten, daß der Benutzer das Element 18 zentriert, bevor es tatsächlich aus dem Geschwindigkeitspo sitionierungsbereich heraustritt. Daher bestimmt die Remap per-Einrichtung 156 gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung in Block 200, ob das Element sich unmittel bar vorher im Absolutpositionierungsbereich befunden hat. Wenn dies nicht der Fall ist, wird dadurch angezeigt, daß das Element 18 vom Geschwindigkeitspositionierungsbereich gerade wieder in den Absolutpositionierungsbereich eingetre ten ist. Wenn dies der Fall ist, bewegt die Remapper- Einrichtung 156 die Grenze zwischen dem Absolutpositionie rungsbereich und dem Geschwindigkeitspositionierungsbereich weiter in den Absolutpositionierungsbereich, so daß sie mit der in Fig. 4B dargestellten Grenze des Mittenbereichs 116 übereinstimmt. Dies ist durch Block 202 dargestellt. Die Re mapper-Einrichtung 156 gibt daher weiterhin Werte aus, die anzeigen, daß das Positionierungselement 18 im Geschwindig keitspositionierungsbereich angeordnet ist, bis das Element 18 in einem vorgegebenen Bereich der nominellen Mitte posi tioniert ist. Wenn die Grenze zwischen den Bereichen sich zum Mittenbereich 116 verschoben hat, bestimmt die Remapper- Einrichtung 156 den der Anwendung zuzuführenden Änderungs wert basierend auf der Position des Elements 18. Dies ist durch Block 204 dargestellt. Der Wert wird dann als neue Po sitionsinformationen an die Anwendungsschicht 160 ausgege ben. Dies ist durch Block 198 dargestellt. Wie vorstehend unter Bezug auf die Fig. 4A und 4B beschrieben wurde, kann der Übergang zwischen den Bereichen auf verschiedene Weisen gehandhabt werden. Diese werden durch die Remapper- Einrichtung 156 entsprechend implementiert. Wenn das Element 18 sich im Absolutpositionierungsbereich befindet und der Benutzer es nicht bewegt, können die durch die Positionssen soren erzeugten Ist-Positionsinformationswerte aufgrund be stimmter Toleranzen und der spezifischen Filtertechniken um mehrere Bitpositionen schwanken. Wenn dies durch die Remap per-Einrichtung 156 erkannt würde, würde die auf dem Display 15 dargestellte Ansicht aus der Perspektive der 2. Person basierend auf diesen geringen und unbeabsichtigten Änderun gen der Positionsinformationen tendentiell zu Jittererschei nungen führen oder hin- und herzuspringen. Daher kann ein herkömmliches Jitterfilter verwendet werden, das Änderungen der Positionsinformationen ignoriert, wenn die Größe der Än derung kleiner ist als ein Schwellenwert.

Wenn Änderungen ignoriert werden, nimmt jedoch die Auf lösung ab, was zu einer minderwertigeren Glättungssteuerung führt. Wenn der Benutzer beispielsweise das Element 18 kon tinuierlich im Uhrzeigersinn um die Achse 102 dreht, besteht im wesentlichen kein Bedarf für die Verwendung eines Jitter filters, weil jeder abgetastete Wert größer sein wird als der vorangehende. Daher muß die Auflösung nicht reduziert werden.

Aus diesem Grunde bestimmt die Remapper-Einrichtung 156 dann, wenn in Block 200 festgestellt wird, daß das Element 18 sich im Absolutpositionierungsbereich befindet und sich während des vorangehenden Abtastintervalls ebenfalls im Ab solutpositionierungsbereich befunden hat, ob ein Steigungs flag gesetzt ist. Ein Steigungsflag wird gesetzt, um eine Bewegungsrichtung des Elements 18 um die relevante Achse an zuzeigen, wenn zwei oder mehr aufeinanderfolgende Pakete empfangen werden, die Positionsinformationen enthalten, die anzeigen, daß die Position des Elements 18 sich für zwei oder mehr aufeinanderfolgende Abtastperioden in die gleiche Richtung geändert hat.

Wenn dies der Fall ist, wird dadurch angezeigt, daß der Benutzer das Element 18 für mindestens zwei Abtastperioden kontinuierlich in die gleiche Richtung bewegt hat. Durch Block 206 wird bestimmt, ob das Steigungsflag gesetzt ist. Wenn das Steigungsflag nicht gesetzt ist, wird dadurch ange zeigt, daß der Benutzer das Element 18 nicht für zwei oder mehr aufeinanderfolgende Abtastintervalle in eine Richtung bewegt hat. In diesem Fall ruft die Remapper-Einrichtung 156 das (unter Bezug auf Fig. 9D ausführlicher beschriebene) Jitterfilter auf. Dies ist durch Block 208 dargestellt. Ba sierend auf dem Ausgangssignal des Jitterfilters gibt die Remapper-Einrichtung 156 die neuen Positionsinformationen an die Anwendung aus, wie in Block 198 dargestellt ist.

Wenn bei Block 206 das Steigungsflag gesetzt ist, be stimmt die Remapper-Einrichtung 156 anschließend, ob die Po sitionsänderung des Elements 18 in Richtung der vorangehen den Steigung erfolgt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird da durch angezeigt, daß der Benutzer Bewegungsrichtungen umge schaltet hat. In diesem Fall kann es wünschenswert sein, das Jitterfilter erneut aufzurufen, wie durch Block 208 darge stellt. Die Bestimmung, ob eine Positionsänderung in Rich tung der vorangehende Steigung erfolgt, ist durch Block 210 dargestellt.

Wenn in Block 210 bestimmt wird, daß die Positionsände rung des Elements 18 in Richtung der vorangehenden Steigung erfolgt, wird dadurch angezeigt, daß der Benutzer das Ele ment 18 einfach weiter in die gleiche Richtung bewegt hat, und es ist nicht notwendig, das Jitterfilter aufzurufen und die Auflösung zu vermindern. Daher gibt die Remapper- Einrichtung 156 in diesem Fall einfach die neuen Positi onsinformationen an die Anwendungsschicht 160 aus, wie durch Block 198 dargestellt.

Wenn der Anwendung die neuen Positionsinformationen zu geführt wurde, aktualisiert die Anwendung das Display basie rend auf den neuen Daten der XY-Positionsfelder und den üb rigen Daten (z. B. einer Betätigung beliebiger Schalter im Tastenfeld, usw.). Dies ist durch Block 212 dargestellt.

Fig. 9C verdeutlicht den Aufruf des Jitterfilters. Wenn das Jitterfilter aufgerufen wird, bestimmt die Remapper- Einrichtung 156, ob die Positionsänderung bezüglich des vor angehenden Wertes größer ist als ein Schwellenwert. Dies ist durch Block 214 dargestellt. Wenn dies der Fall ist, ent spricht dies einer korrekten Positionsänderung, und die Re mapper-Einrichtung 156 führt der Anwendungsschicht 160 die neuen Positionsinformationen zu. Dies ist durch Block 198 dargestellt. Wenn jedoch in Block 214 bestimmt wird, daß die Positionsänderung bezüglich des vorangehenden Wertes den Schwellenwert nicht überschreitet, ignoriert die Remapper- Einrichtung 156 die Positionsänderung. Dies ist durch Block 260 dargestellt.

Fig. 10 zeigt eine Explosionsansicht einer exemplari schen Ausführungsform der Computereingabevorrichtung 14 zum Verdeutlichen mehrerer mechanischer Merkmale davon. Fig. 10 zeigt die Computereingabevorrichtung 14 in einer bezüglich der Position bei normaler Verwendung umgekehrten Position. Fig. 10 zeigt, daß die Eingabevorrichtung 14 ein unteres Ge häuseteil 220 und ein oberes Gehäuseteil 222 aufweist, die beim Zusammenbau miteinander verbunden werden. Das obere Ge häuseteil 222 weist mehrere Hohlräume 224 zum Aufnehmen von Daumenkontaktabschnitten 226 für Tasten im Tastenfeld 28 auf. Die Daumenkontaktabschnitte 226 stehen in Reibungskon takt mit entsprechenden Plungern 228, die, wenn sie gedrückt sind, dazu dienen, auf zugeordneten gedruckten Schaltungen 230 angeordnete Schaltkontakte zu schließen.

Fingereingrifftrigger 32 sind an Bolzen oder Haltern 232, die am oberen Gehäuseteil 222 befestigt sind, dreh- oder schwenkbar angeordnet. Die Trigger 32 weisen sich davon erstreckende Plunger 234 auf, die, wenn die Trigger 32 betä tigt oder gedrückt werden, mit entsprechenden Schaltern 236 auf den gedruckten Schaltungen 230 in Eingriff kommen.

Außerdem ist ein Hat-Schalter über eine Öffnung im obe ren Gehäuseteil 222 an einer Schulter 238 montiert. Wenn der Hat-Schalter 30 auf verschiedene Winkel gedrückt wird (wie unter Bezug auf die vorstehende Tabelle 1 beschrieben), dient die Schulter 238 dazu, einen oder mehr Sätze von auf der gedruckten Schaltung 240 angeordneten Schaltkontakten zu schließen (in der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform sind die Schalter auf einer Seite der gedruckten Schaltung 240 angeordnet, die der dargestellten Seite gegenüberliegt).

Ein Verbindungsglied (oder Gelenkabschnitt) 22 weist eine erste Nockenelementanordnung 242 und eine zweite Noc kenelementanordnung 244 auf, die beide unter Bezug auf die Fig. 12A-12C ausführlicher beschrieben werden. Die Noc kenelementanordnung 242 ermöglicht eine Neigungsbewegung des Elements 19 um die Achse 106, während die Nockenelement anordnung 244 eine Gierbewegung des Elements 18 um die Achse 102 ermöglicht. Die Eingabevorrichtung 14 weist außerdem beispielsweise eine Hohlwelle 246 auf, die sich durch die Nockenelementanordnung 244 und in die Nockenelementanordnung 242 erstreckt. Ein Drahtkabel 248 erstreckt sich durch den Hohlabschnitt der Welle 246 und überträgt Signale von den verschiedenen Schaltern und Tasten der auf dem Element 18 angeordneten gedruckten Schaltung 230 zurück zur auf dem Element 16 angeordneten gedruckten Schaltung 230, um sie weiterzuverarbeiten.

Eine Buchse 252 wird verwendet, um die Welle 246 mit dem Potentiometer 260 zu verbinden. Die Buche weist einen sich davon erstreckenden Zungenabschnitt 254 auf. Die Größe des Zungenabschnitts 254 ist derart, daß er in einem offenen oberen Abschnitt der Hohlwelle 246 satt anliegt, um mit der Innenfläche der Hohlwelle 246 im offenen oberen Abschnitt in Reibungseingriff zu kommen. Die Buchse 252 weist außerdem ein entgegengesetztes Ende 256 mit einer Öffnung auf, deren. Größe derart ist, daß sie ein Drehschleifkontaktelement 258 des Potentiometers 260 aufnehmen kann, das an der auf dem Element 16 angeordneten gedruckten Schaltung montiert ist. Wenn die Buchse 252 nach dem Zusammenbau auf der Welle 246 angeordnet ist, dreht sie sich zusammen mit der Welle 246, wenn das Element 18 um die Achse 106 geneigt wird. Weil die Öfnung 256 in der Buchse 252 mit dem Schleifkontaktelement 258 des Potentiometers 260 in Reibungseingriff steht, dreht sich auch das Schleifkontaktelement 258 mit der Welle 246. Dadurch wird ein die Bewegung des Elements 18 um die Achse 106 anzeigendes Potentiometersignal bereitgestellt.

Fig. 11 zeigt eine stark vergrößerte Ansicht eines Teils einer in Fig. 10 dargestellten Computereingabevorrich tung 14. Ähnliche Elemente wie in Fig. 10 sind durch ähnlich Bezugszeichen bezeichnet. Fig. 11 zeigt, daß eine zweite Welle 266 mit dem Element 18 verbunden ist und sich durch die Nockenelementanordnung 242 nach oben erstreckt (in der in Fig. 11 dargestellten Ansicht). Die Welle 266 erstreckt sich durch einen offenen Abschnitt der Welle 246 nach oben und definiert eine Achse 102, um die sich das Element 18 in der Gier- oder X-Richtung dreht. Obwohl durch die Nockenele mentanordnung 242 verdeckt, ist eine Potentiometeranordnung, die der unter Bezug auf die Welle 246 in Fig. 10 beschriebe nen Potentiometeranordnung ähnlich ist, für die Welle 266 vorgesehen, so daß der gedruckten Schaltung 230 (über das Drahtkabel 248) auch ein die Position des Elements 18 in der X-Richtung anzeigendes elektrisches Signal zugeführt wird.

Fig. 11 zeigt außerdem, daß im Gehäuse für das Element 18 eine Öffnung 270 definiert ist. Die Öffnung 270 ist groß genug, so daß ein kleiner Abstand zwischen dem Gehäuse 268 und der ringförmigen Buchse 272 bereitgestellt wird. Die ringförmige Buchse 272 ist mit der Welle 246 starr verbunden und dreht sich mit ihr. In einer Ausführungsform sind die ringförmige Buchse 272 und die Welle 246 einstückig mitein ander ausgebildet. Die ringförmige Buchse 272 bleibt in Po sition, während das Element 18 sich um seinen Außenumfang dreht. Weil die ringförmige Buchse 272 sich nach innen in das Gehäuse 268 des Elements 18 erstreckt, wird durch die Buchse 272, auch wenn das Element 18 sich über seinen vollen Bewegungsbereich um die Achse 102 dreht, die Öffnung 270 im wesentlichen geschlossen gehalten, so daß das Innere des Ge häuses 268 des Elements 18 nicht offenliegt.

Fig. 11 zeigt auch, daß die Nockenelementanordnung 244 einen Verschluß/ein Gehäuse 274 mit einem Innenumfang auf weist, der etwas größer ist als der Außenumfang des Noc kenelements 276. Ein Nockenstößel 278 ist in unmittelbarer Nähe des Nockenelements 276 und so angeordnet, daß er sich mit der Welle 246 dreht. Eine Druckfeder 280 (in Fig. 12A dargestellt) ist zwischen der Innenwand des Verschlusses 274 und einer gegenüberliegenden Fläche des Nockenelements 276 angeordnet.

Fig. 12A-12C verdeutlichen die Nockenelementanord nungen 242 und 244. Obwohl die in diesen Figuren dargestell ten Nockenelementanordnungen auf die gleiche Weise verwendet werden können wie die Nockenelementanordnungen 242 oder 244, wird hierin zur Vereinfachung nur die Nockenelementanordnung 244 diskutiert. Außerdem kann die Orientierung des Noc kenelements und des Nockenstößels bezüglich der dargestell ten Struktur umgekehrt sein.

Fig. 12A zeigt eine Explosionsansicht des Nockenele ments 276, des Nockenstößels 278 und der Druckfeder 280, wo bei der Verschluß 274 entfernt ist. Fig. 12A zeigt, daß das Nockenelement 276 mehrere Kurvenflächen 282 aufweist, die auf einer im wesentlichen flachen Oberfläche davon angeord net sind, die der in Fig. 12A dargestellten Fläche gegen überliegt. Außerdem weist das Nockenelement 276 eine Schul ter 284 auf, die etwas größer ist als der Außenumfang der Druckfeder 280. Dadurch liegt die Druckfeder 280 am Noc kenelement 276 innerhalb der durch die Schulter 284 defi nierten Vertiefung an.

Der Nockenstößel 278 weist mehrere Vorsprünge 286 auf, die von einer im wesentlichen flachen Nockenstößelfläche 288 hervorstehen. Der Nockenstößel 278 ist um die Welle 246 an geordnet und dreht sich mit der Welle 246.

Fig. 12B zeigt die Nockenelementanordnung 244 im zusam mengesetzten Zustand, wobei der Verschluß 274 entfernt ist. Fig. 12B zeigt die Nockenelementanordnung 244 in einer neu tralen Position, in der die Vorsprünge 286 zwischen Nocken- oder Kurvenflächen 282 angeordnet sind. Die neutrale Positi on entspricht einem Zustand, in dem das Element 18 sich in Fig. 4A innerhalb der Verhaltenszone 110 befindet.

Fig. 12C zeigt eine Seitenquerschnittsansicht durch ei nen Teil der Nockenelementanordnung 244 in der neutralen Po sition. In Fig. 12C ist verdeutlicht, daß die Druckfeder 280 in der neutralen Position eine Kraft auf das Nockenelement 276 und den Nockenstößel 278 ausübt, so daß die Vorsprünge 286 auf dem Nockenstößel 278 und den Kurvenflächen 282 auf dem Nockenelement an im wesentlichen flachen, gegenüberlie genden Flächen anliegen. Daher nimmt, wenn die Welle 246 sich dreht, der Benutzer eine im wesentlichen konstante Kraft wahr, die durch die Reibung der Vorsprünge 286 und der Kurvenflächen 282 erzeugt wird, die aufgrund der durch die Druckfeder 280 erzeugten Kraft entlang den gegenüberliegen den Flächen gleiten. In einer exemplarischen Ausführungsform sind das Nockenelement 276 und der Nockenstößel 278 aus ei nem unter der Handelsbezeichnung Delrin verkauften Acetalma terial hergestellt. Dieses Material vermittelt das Gefühl eines viskosen Fluids mit leichtem Widerstand gegen Bewe gung, wenn die beiden Teile aufeinander gleiten. Zum Erzeu gen des gewünschten Gefühls könnten auch andere Materialien verwendet werden.

Die Fig. 13A-13C zeigen die Nockenelementanordnung 2 10951 00070 552 001000280000000200012000285911084000040 0002010008024 00004 1083244 in einer Position, die bezüglich der in den Fig. 12A-12C dargestellten neutralen Position um beispielsweise 30 Grad gedreht ist. Daher zeigen die Fig. 13A-13C die Noc kenelementanordnung 244, wenn das Element 18 über den gesam ten in Fig. 4A dargestellten Bereich 110 gedreht wurde und beginnt, in einen der Bereiche 112 oder 114 überzugehen. Wie in Fig. 13C verdeutlicht ist, liegen die Kurvenfläche 282 und die Vorsprünge 286 durch die Kraft der Druckfeder 280 direkt aneinander an. Dadurch fühlt der Benutzer, wenn er das Element 18 aus dem Absolutpositionierungsbereich in den Geschwindigkeitspositionierungsbereich dreht, eine deutliche Zunahme des Widerstands gegen eine Drehbewegung, weil die Kurvenflächen 282 und die Vorsprünge 286 an diesem Punkt miteinander in Eingriff stehen.

Die Fig. 14A-14C zeigen die Nockenelementanordnung 244 in einer Position, in der sie beispielsweise um etwa 40 Grad bezüglich der in den Fig. 12A-12C dargestellten neu tralen Position gedreht ist. Daher entspricht dies einer Ex tremseite des in Fig. 4B dargestellten Bereichs 112. Wie in Fig. 14C dargestellt, sind stehen die Vorsprünge der Kurven flächen 282 mit den Vorsprüngen 286 des Nockenstößels 278 in Eingriff, und die Kurvenflächen wurden zueinander hin ge drückt, so daß das Nockenelement 276 bezüglich des Nocken stößels 278 versetzt ist. Der Nockenstößel 278 ist in der Ansieht von Fig. 14C in der vertikalen Richtung fixiert. Da her wird das Nockenelement 276 zwangsweise nach oben bewegt, wodurch die Feder 280 zusammengedrückt wird. Je weiter die Feder 280 zusammengedrückt wird, desto größer ist die durch die Feder 280 erzeugte Widerstandskraft. Daher wird, wenn der Nockenstößel 278 über seinen vollen Bewegungsbereich ge dreht wurde (z. B. etwa +40 Grad bezüglich der neutralen Po sition), durch die Feder 280 die größte Kraft ausgeübt, so daß der Benutzer an diesem Punkt den größten Widerstand ge gen die Drehbewegung wahrnimmt.

Die Fig. 15-17 zeigen bestimmte ergonomische Aspekte der Eingabevorrichtung 14. Fig. 35A zeigt, daß die Elemente 16 und 18 beide eine sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckende Längsachse 290 bzw. 292 aufweisen. Die Längs achsen der Elemente 16 und 18 weisen, um eine ergonomischere neutrale Stellung zu erhalten, einen leichten Neigungs- oder Verkantungswinkel nach innen auf. Beispielsweise definiert die Welle 246 eine in Fig. 15A allgemein durch das Bezugs zeichen 294 definierte Achse. Die Achsen 290 und 292 sind bezüglich einer allgemein senkrecht zur Achse 294 angeordne ten Linie um einen Winkel 296 nach innen geneigt. Der Nei gungswinkel 296 beträgt allgemein 10-15 Grad und vorzugswei se 12 Grad. Daher wird durch die Form und den Anfangsnei gungswinkel der Eingabevorrichtung 14 das Handgelenk des Be nutzers in der neutralen Handgelenk-Ausgangsstellung ange ordnet. Die Handgelenk-Ausgangsstellung der Vorrichtung 14 beträgt etwa 14 Grad für Streckung und 8 Grad für die Ellen abweichung. Diese Werte liegen innerhalb eines neutralen Be reichs für das Handgelenk. Die neutrale Handgelenk- Biegung/Streckung liegt im Bereich von etwa 0 Grad bis 20 Grad für Streckung, während die neutrale Handgelenkabwei chung im Bereich von etwa 0 Grad bis 20 Grad für die Ellen abweichung liegt.

Fig. 15B zeigt mehrere Zwischenräume zum Aufnehmen der Daumenbreite von 95% der nordamerikanischen männlichen Per sonen. Die daumenbetätigten Steuerungen (z. B. des Hat- Schalters 30 und der Tasten im Tastenfeld 28) weisen Zwi schenräume auf, die so strukturiert sind, daß unbeabsichtig te Betätigungen vermieden werden. Daher liegt der Mittenab stand 300 der Tasten des Tastenfeldes 28 allgemein im Be reich von 18 mm bis 28 mm und beträgt vorzugsweise etwa 21 mm. Außerdem ist der Mittenabstand 302 der Tasten des Ta stenfeldes 28 allgemein größer als etwa 13 mm und beträgt vorzugsweise etwa 14,6 mm.

Außerdem weist das Verbindungsglied (oder der Gelenkme chanismus) 22 beispielsweise eine Fläche 304 auf, auf der der Daumen der rechten Hand des Benutzers ruhen kann, wenn die Tasten des Tastenfeldes 28 nicht betätigt werden. Der Mittenbereich der Fläche 304 entspricht außerdem der Dreh punktposition für die Drehung des Elements 18 um die Achse 102. Der Abstand 306 zwischen dem Viertastenfeld 28 auf dem Element 18 und der Drehachse 102 liegt allgemein im Bereich von etwa 7 mm bis 47 mm. Der Abstand 306 beträgt allgemein etwa 25-30 mm und vorzugsweise etwa 27 mm.

Der Abstand 308 von der Drehachse 102 zur Mitte des Viertastenfeldes 28 ist derart, daß der Bewegungsbereich ei ner typischen Daumenschwenkbewegung entspricht. Der Abstand 308 liegt allgemein im Bereich von 30-40 mm und beträgt vor zugsweise etwa 34,6 mm.

Das Richtungspad 30 hat außerdem eine Größe, die für die Daumenbreite von 95% der männlichen Personen geeig net ist, und ist so strukturiert, daß unbeabsichtigte Betä tigungen vermieden werden. Daher hat der Hat-Schalter 30 ei ne Länge 310 im Bereich von allgemein etwa 20-30 mm und von vorzugsweise etwa 28, 4 mm. Außerdem hat der Hat-Schalter 30 eine Breite 312, die allgemein im Bereich von etwa 18 bis 28 mm liegt und vorzugsweise etwa 22,5 mm beträgt.

Fig. 16A zeigt eine perspektivische Ansicht von einer vorderen unteren Seite dar Eingabevorrichtung 14. Fig. 15A zeigt, daß die Handgriffe der Elemente 16 und 18 einen unte ren Fingereingriffabschnitt 314 und 316 aufweisen, der strukturiert ist, um die Griffreibung zu erhöhen. Die Struk tur kann durch eine beliebige reibungsverstärkende Fläche gebildet werden, z. B. ein Material mit geringer Härte, in dem Stege ausgebildet sind, oder durch ein grob strukturier tes Kunststoffmaterial erhalten werden.

Fig. 16B zeigt eine Querschnittansicht entlang der Querschnittlinie 16B-16B in Fig. 16A. Fig. 16B zeigt, daß die Ränder des Griffabschnitts des Elements 16 abgerundet und in einem konvexen Bogen ausgebildet sind, der so gestal tet ist, daß er dem konkaven Bogen des Handflächenbereichs der Hand des Benutzers angepaßt ist. Ähnlicherweise ist der Gesamtdurchmesser 320 des Griffabschnitts so gestaltet, daß er für die Handflächengröße von 95% der nordamerikanischen männlichen Personen geeignet ist. Daher liegt der Durchmes ser 320 allgemein im Bereich von etwa 43 bis 53 mm und be trägt vorzugsweise etwa 50 mm. Ähnlicherweise beträgt der Außenumfang der Griffabschnitte der Elemente 16 und 18 all gemein etwa 120-145 mm und vorzugsweise etwa 133 mm.

Fig. 17 zeigt einen Querschnitt des Elements 18 entlang der in Fig. 15A dargestellten Achse 292. Die Länge 322 des Griffabschnitts des Elements 18 ist allgemein so gestaltet, daß er für die Handflächenbreite von 95% der nordamerikani schen männlichen Personen geeignet ist. Daher ist die Länge 322 allgemein größer als etwa 86 mm, vorzugsweise größer als 105 mm, und die Länge beträgt besonders bevorzugt etwa 131 mm. Fig. 17 verdeutlicht, daß die Elemente 16 und 18 pisto lengriffähnlich ausgebildet sind, weil sich ihre Griffab schnitte vom Pad-Bereich, der das Tastenfeld 28 und den Hat- Schalter 30 hält, nach hinten und nach unten erstrecken. Ein Abstand 324 von der Mitte des auf dem Element 18 angeordne ten Viertastenfeldes 28 zum Ende des Griffabschnitts des Elements 18 liegt allgemein im Bereich von etwa 90 bis 100 mm und beträgt vorzugsweise etwa 97,5 mm.

Die Position des Triggers 32 ist derart, daß er durch die Spitze des Zeigefingers betätigt werden kann, wenn die Hand und die Finger in einer Pistolengriffhaltung auf dem Griffelement des Elements 18 angeordnet sind. Ein Abstand 326 von der Mitte des Viertastenfeldes 28 auf dem Element 18 zur Vorderseite des Triggers 32 ist für die Fingerlänge von 95% der nordamerikanischen männlichen Personen geeignet. Dies wird erreicht, indem ermöglicht wird, daß das kleine Ende der Sollpopulation die Oberfläche des Triggers 32 er reicht, wenn die Hand eine Pistolengriffhaltung einnimmt. Daher ist der Abstand allgemein kleiner als 45 mm und vor zugsweise kleiner als etwa 35 mm und beträgt bevorzugter et wa 33,5 mm.

Außerdem ist das Gewicht der Vorrichtung 14 vorzugswei se klein genug, so daß die Vorrichtung für eine lange Zeit dauer verwendbar ist, ohne daß Ermüdungserscheinungen beim Benutzer auftreten. Daher beträgt das Gewicht der Vorrich tung 14 allgemein etwa 225 bis 345 Gramm und vorzugsweise etwa 284 Gramm.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Benutzerein gabevorrichtung für einen Computer bereitgestellt, wobei die Vorrichtung zwei Elemente aufweist, die drehbar und relativ zueinander gelenkig gelagert sind und ein diese Bewegung an zeigendes Signal erzeugen. Durch die vorliegende Erfindung wird beispielsweise eine Bewegung zwischen zwei oder mehr Bewegungsbereichen bereitgestellt, die erfaßt wird und ver wendet werden kann, um die Verhaltenseigenschaften eines dargestellten Objekts zu verändern. Ähnlicherweise weist die Vorrichtung Komponenten auf, deren Größen und Formen derart sind, daß ergonomische Betätigungen ermöglicht werden.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezug auf bevor zugte Ausführungsformen beschrieben, für Fachleute ist je doch erkennbar, daß innerhalb des Schutzumfangs der vorlie genden Erfindung Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Displays eines Computers basierend auf einem Eingangssignal einer handgehaltenen Computereingabevorrichtung mit einem ersten Abschnitt, der bezüglich eines zweiten Abschnitts der Vorrichtung über einen Bewegungsbereich beweglich ist, der in eine erste Vielzahl von Verhaltenszonen geteilt ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Empfangen eines Datenpakets von der Computereinga bevorrichtung, wobei das Paket Positionsinformation enthält, die eine Position des ersten Abschnitts der Computereingabevorrichtung bezüglich des zweiten Ab schnitts der Computereingabevorrichtung anzeigen;
Bestimmen, in welcher der ersten Vielzahl von Ver haltenszonen der erste Abschnitt angeordnet ist, basie rend auf der im Datenpaket enthaltenen Information; und
Verwenden der Positionsinformation und der Verhal tenszone, um auf dem Display bereitgestellte Informati on zu aktualisieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt bezüglich des zweiten Abschnitts über einen ersten Be wegungsbereich um eine erste Drehachse beweglich ist, wobei der erste Bewegungsbereich die erste Vielzahl von Verhaltenszonen aufweist, und wobei die Positionsinfor mation erste Achseninformation aufweist, die eine Posi tion des ersten Abschnitts im ersten Bewegungsbereich anzeigen, und wobei der Bestimmungsschritt aufweist:
Untersuchen der ersten Achseninformation zum Be stimmen, in welcher der ersten Vielzahl von Verhaltens zonen der erste Abschnitt sich befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Abschnitt bezüglich des zweiten Abschnitts über eine zweite Viel zahl von Verhaltenszonen beweglich ist, und ferner mit den Schritten:
Bestimmen, in welcher der zweiten Vielzahl von Verhaltenszonen der erste Abschnitt angeordnet ist, ba sierend auf dem Datenpaket; und
Verwenden der Positionsinformation und der Verhal tenszone in der ersten und zweiten Vielzahl von Verhal tenszonen, in der der erste Abschnitt angeordnet ist, um auf dem Display dargestellte Information zu aktuali sieren.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Abschnitt bezüglich des zweiten Abschnitts über einen zweiten Be wegungsbereich um eine zweite Drehachse beweglich ist, wobei der zweite Bewegungsbereich die zweite Vielzahl von Verhaltenszonen aufweist, und wobei die Positi onsinformation zweite Achseninformation aufweist, die eine Position des ersten Abschnitts im zweiten Bewe gungsbereich anzeigen, und wobei der Bestimmungsschritt aufweist:
Untersuchen der zweiten Achseninformation, um zu bestimmen, in welcher der zweiten Vielzahl von Verhal tenszonen sich der erste Abschnitt befindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Datenpaket außer der Positionsinformation Bereichs anzeigeinformation aufweist, und wobei der Bestimmungs schritt das Untersuchen der Bereichsanzeigeinformation aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Bestimmungsschritt das Untersuchen der Bereichsanzeigeinformation und der Positionsinformation aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit den Schritten:
Beibehalten der vorangehenden Bewegungsinformati on, die eine unmittelbar vorangehende Bewegungsrichtung des ersten Abschnitts bezüglich des zweiten Abschnitts anzeigt; und
Filtern der Positionsinformation basierend auf der vorangehenden Bewegungsinformation.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Filterschritt auf weist:
Bestimmen, ob eine aktuelle Bewegungsrichtung des ersten Abschnitts bezüglich des zweiten Abschnitts der unmittelbar vorangehenden Bewegungsrichtung gleich ist;
wobei, wenn dies der Fall ist, der Schritt zum Filtern der Positionsinformation weggelassen wird; und
wenn dies nicht der Fall ist, die Positionsinfor mation einer Filterverarbeitung unterzogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit dem Schritt:
Filtern der Positionsinformation, wenn die Positi onsinformation anzeigt, daß der erste Abschnitt bezüg lich des zweiten Abschnitts stationär ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner mit:
Beibehalten der vorangehenden Zoneninformation, die eine Verhaltenszone anzeigt, in der der erste Ab schnitt unmittelbar zuvor angeordnet war.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Verwendungs- Schritt aufweist:
Aktualisieren von Information auf dem Display ge mäß einem Verhalten basierend auf der Verhaltenszone, in der der erste Abschnitt aktuell angeordnet ist, und basierend auf der vorangehenden Zoneninformation.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Aktualisierung der Information für das Display zum Steuern des darge stellten Objekts gemäß einem ersten Verhalten ausge führt wird, das einer ersten der Vielzahl von Verhal tenszonen entspricht, wenn die vorangehende Zoneninfor mation anzeigt, daß der erste Abschnitt sich unmittel bar zuvor in der ersten Verhaltenszone befunden hat, und wenn die Positionsinformation anzeigt, daß der er ste Abschnitt sich aktuell in der ersten Verhaltenszone befindet.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Ausgangssignal für die Displaysteuerungsanwendung bereitgestellt wird, um das dargestellte Objekt gemäß einem zweiten Verhal ten zu steuern, das einer zweiten der Vielzahl von Ver haltenszonen entspricht, wenn die vorangehende Zonenin formation anzeigt, daß der erste Abschnitt sich unmit telbar zuvor in der zweiten Verhaltenszone befunden hat, und wenn die Positionsinformation anzeigt, daß der erste Abschnitt aktuell in die erste Verhaltenszone zu rückgekehrt ist, bis der erste Abschnitt eine vorgege bene Position innerhalb der ersten Verhaltenszone er reicht hat.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Ausgangssignal für die Displaysteuerungsanwendung bereitgestellt wird, um das dargestellte Objekt gemäß einem dritten Verhal ten zu steuern, wenn die vorangehende Zoneninformation anzeigt, daß der erste Abschnitt sich unmittelbar zuvor in der zweiten Verhaltenszone befunden hat, und wenn die Positionsinformation anzeigt, daß der erste Ab schnitt aktuell zur ersten Verhaltenszone zurückgekehrt ist, bis der erste Abschnitt eine vorgegebene Position innerhalb der ersten Verhaltenszone erreicht hat.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das dritte Verhalten ein Nullverhalten aufweist, gemäß dem das der Dis playsteuerungsanwendung zugeführte Ausgangssignal an zeigt, daß innerhalb der ersten Verhaltenszone keine Bewegung des ersten Abschnitts bezüglich des zweiten Abschnitts stattgefunden hat, bis der erste Abschnitt eine vorgegebene Position innerhalb der ersten Verhal tenszone erreicht hat.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei eine erste der Vielzahl von Verhaltenszonen einen Absolutpo sitionierungszone aufweist, so daß, wenn der erste Ab schnitt sich im Absolutpositionierungszone befindet, der Schritt zum Verwenden der Positionsinformation und der Verhaltenszone aufweist:
Bereitstellen eines Absolutpositionierungsaus gangssignals, so daß eine Absolutansicht eines darge stellten Objekts auf einer Absolutposition des ersten Abschnitts bezüglich des zweiten Abschnitts basiert, die durch die Positionsinformation angezeigt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine zweite der Viel zahl von Verhaltenszonen eine Geschwindigkeitspositio nierungszone aufweist, so daß, wenn der erste Abschnitt sich in der Geschwindigkeitspositionierungszone befin det, der Schritt zum Verwenden der Positionsinformation und der Verhaltenszone aufweist:
Bereitstellen eines Geschwindigkeitsausgangs signals, so daß eine Ansicht eines dargestellten Ob jekts sich im wesentlichen kontinuierlich mit einer Ge schwindigkeit ändert, die auf einer Position des ersten Abschnitts bezüglich des zweiten Abschnitts basiert, die durch die Positionsinformation angezeigt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Empfangen eines Datenpakets das Empfangen des Datenpa kets in einer Form aufweist, die einem ersten Eingabe vorrichtungstyp entspricht, und wobei der Schritt zum Verwenden der Positionsinformation und der Verhaltens zone aufweist:
Zuführen eines Ausgangssignals zu einer Dis playsteuerungsanwendung in einer Form, die einem Einga bevorrichtungstyp entspricht, den die Displaysteue rungsanwendung erwartet.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Bereitstellen des Ausgangssignals in einer Form, die einem Eingabevor richtungstyp entspricht, der die Displaysteuerungsan wendung erwartet, aufweist:
Bestimmen des erwarteten Eingabevorrichtungstyps; und
Umwandeln des Datenpakets in das Ausgangssignal in der dem erwarteten Eingabevorrichtungstyp entsprechen den Form.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der erste Eingabevor richtungstyp einen Joystick ist, und wobei der erwarte te Eingabevorrichtungstyp eine Maus und/oder eine Ta statur ist, und wobei das Umwandeln aufweist:
Umwandeln des Datenpakets in eine einer Maus oder einer Tastatur entsprechende Form.

21. Datenstruktur, die einem Computer durch eine Compu tereingabevorrichtung zugeführt wird, mit:
einem Positionsinformationsabschnitt, der Positi onsinformation aufweist, die eine Position eines ersten Abschnitts bezüglich eines zweiten Abschnitts anzeigt, wobei der erste und der zweite Abschnitt über einen Be wegungsbereich mit mehreren Verhaltenszonen relativ zu einander beweglich sind; und
einem Bereichsanzeigeabschnitt, der Zoneninforma tion aufweist, die anzeigt, ab der erste Abschnitt sich in einer ersten der Vielzahl von Verhaltenszonen befin det.

22. Datenstruktur nach Anspruch 21, ferner mit:
einem Stellgliedinformationsabschnitt, der Stell gliedinformation aufweist, die einen Zustand mehrerer Stellglieder des ersten und des zweiten Abschnitts an zeigt.

23. Datenstruktur nach Anspruch 22, wobei der Stellgliedin formationsabschnitt aufweist:
einen Triggerabschnitt, der Information aufweist, die einen Zustand mindestens eines Triggers anzeigt;
einen Mehrfachschalterstellgliedabschnitt, der In formation aufweist, die einen Zustand eines Mehrfach schalterstellglieds anzeigt; und
einen Tastenabschnitt, der Information aufweist, die einen Zustand mehrerer Tasten anzeigt.

24. Datenstruktur nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die Positionsinformation erste Achseninformation auf weist, die eine Position des ersten Abschnitts bezüg lich des zweiten Abschnitts um eine erste Drehachse an zeigen, und zweite Achseninformation, die eine Position des ersten Abschnitts bezüglich des zweiten Abschnitts um eine zweite Drehachse anzeigt.

25. Verfahren zum Erzeugen eines Datenpakets zur Übertra gung von einer Computereingabevorrichtung zu einem Com puter, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen von Positionsinformation, die eine Position eines ersten Abschnitts der Computereingabe vorrichtung bezüglich eines zweiten Abschnitts der Com putereingabevorrichtung anzeigt;
Bereitstellen von Stellgliedinformation, die einen Zustand mehrerer Stellglieder der Computereingabevor richtung anzeigt;
Anordnen der Positionsinformation und der Stell gliedinformation im Datenpaket; und
Bestimmen, ob der erste Abschnitt sich bezüglich des zweiten Abschnitts in einer ersten einer Vielzahl von Verhaltenszonen befindet, basierend auf den Positi onsinformation und Bereitstellen von das Ergebnis der Bestimmung anzeigenden Zoneninformation.

26. Verfahren zum Erzeugen eines Datenpakets zur Übertra gung von einer Computereingabevorrichtung zu einem Com puter, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen von Positionsinformation, die eine Position eines ersten Griffs der Computereingabevor richtung bezüglich eines zweiten Griffs der Compu tereingabevorrichtung anzeigt;
Bereitstellen von Stellgliedinformation, die einen Zustand mehrerer Stellglieder der Computereingabevor richtung anzeigt; und
Anordnen der Positionsinformation und der Stell gliedinformation im Datenpaket.