DE10008025B4

DE10008025B4 - Computereingabevorrichtung mit Doppelachsgelenk und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE10008025B4
Application number: DE10008025A
Authority: DE
Inventors: Allen Kirkland Han; Christopher G. Seattle Alviar; Aditha M. Seattle Adams; Melissa S. Seattle Jacobson; Thomas W. Seattle Brooks; Daniel Everett Blase; Paul Seattle Hornikx; Wolfgang A. Seattle Mack; Bin Woodinville AN
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: FR2793045B1; CN1191515C; TW548573B; JP4298880B2; GB2347484B; KR20000076705A; JP2000311054A; KR100628816B1; US6614420B1; CN1264858A; GB2347484A; GB0004192D0; DE10008025A1; FR2793045A1; JP2009151820A; JP4585025B2

Abstract

Elektronische Eingabevorrichtung (10) mit:
einem ersten Griff (16);
einem mit dem ersten Griff (16) beweglich verbundenen zweiten Griff (18), wobei der erste Griff (16) bezüglich des zweiten Griffs (18) um eine erste Drehachse über einen ersten Bewegungsbereich mit mehreren Zonen schwenkbar ist, wobei eine erste Zone in einem allgemein mittig angeordneten Abschnitt des ersten Bewegungsbereichs angeordnet ist und wobei der erste Griff (16) bezüglich des zweiten Griffs (18) um eine zweite Drehachse über einen zweiten Bewegungsbereich mit mehreren Zonen schwenkbar ist;
einem mit dem ersten und dem zweiten Griff (16, 18) betrieblich verbundenen Sensor (126, 128), der dazu geeignet ist, ein Positionssignal bereitzustellen, das eine Relativposition zwischen dem ersten und dem zweiten Griff (16, 18) anzeigt;
einem mit dem ersten und/oder dem zweiten Griff (16, 18) verbundenen ersten mechanischen Verbindungsabschnitt, wobei der erste Verbindungsabschnitt einen ersten mechanischen Widerstandsmechanismus zum Erzeugen eines ersten Widerstands gegen Bewegung aufweist,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Computereingabevorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine zweihändige Computereingabevorrichtung, durch die eine doppelachsige Gelenkbewegung bereitgestellt wird.
Gegenwärtig werden verschiedenartige Benutzereingabevorrichtungen zum Zuführen von Benutzereingabeinformationen zu einem Computer verwendet. Solche Benutzereingabevorrichtungen können beispielsweise eine Zeiger- und Klickvorrichtung (die allgemein als Computermaus bezeichnet wird), eine Tastatur, einen Joystick und einen Trackball aufweisen. Solche Benutzereingabevorrichtungen erfassen alle typischerweise die Bewegung eines beweglichen Elements bezüglich eines feststehenden Basis- oder Gehäuseabschnitts und führen dem Computer ein diese Relativbewegung anzeigendes Eingangssignal zu.
Außerdem sind herkömmliche Spielanwendungen, die auf Personalcomputern oder Spielkonsolen laufen, Anwendungen aus der Perspektive der 1. Person. Solche Anwendungen ermöglichen Navigations- und Zeigefunktionen, die gegenwärtig (obwohl etwas schwierig) durch eine Kombination von Maus- und Tastaturmanipulationen erreicht werden. Die Maus steuert typischerweise eine Blickrichtung (nach oben, unten, rechts, links) und die Tastatur ermöglicht eine Positionsbewegungssteuerung (Bewegung nach rechts, links, vorwärts, rückwärts). 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 Beherrschung einer relativ nicht-intuitiven Kombination von Fingerbewegungen.
Daher ist es offensichtlich, daß eine präzise Bewegung, Zielansteuerung und Aktionssteuerung in einer dreidimensionalen virtuellen Umgebung aus der Perspektive der 1. Person unter Verwendung herkömmlicher Eingabevorrichtungen schwierig sein kann. Solche Spiele oder virtuellen Umgebungen erfordern sehr schnelle Bewegungen und auch die Fähigkeit für schnelle Richtungsänderungen, um durch labyrinthähnliche Korridore zu navigieren und feindlichen Attacken auszuweichen. 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 eine Maus oder einen Joystick ermöglicht wird. Die Positionsbewegungssteuerung (z. B. Vorwärts-/Rückwärtsbewegung, Bewegung 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 Tastaturen oder anderer Vorrichtungen.
Außerdem ordnen einige Typen von Benutzereingabevorrichtungen einem einzelnen Eingabemodus mehr als zwei Freiheitsgrade zu. Beispielsweise weist ein Joystick, der entlang 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 zuzuführen, drei Freiheitsgrade aufweist. Es hat sich gezeigt, daß bei einer derartigen Benutzereingabevorrichtung (durch die mehr als zwei Freiheitsgrade pro Eingabemodus bereitgestellt werden), eine hochgradige Achsenkreuzinterferenz auftreten kann.
Achsenkreuzinterferenz (cross-axis interference) kann dadurch gekennzeichnet werden, daß ein Benutzer einen Freiheitsgrad unbeabsichtigt aktiviert, während er versucht, einen anderen Freiheitsgrad zu aktivieren. D. h., es ist sehr schwierig eine Translationsbewegung (Bewegung eines Joysticks 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 bezeichnet. Die Tendenz zur Achsenkreuzinterferenz nimmt vermutlich mit jedem weiteren Freiheitsgrad eines vorgegebenen Eingabemodus quadratisch zu.
Außer Mäusen und Tastaturen werden auch andersartige herkömmliche Eingabevorrichtungen für Spielanwendungen verwendet. Eine solche für Spielanwendungen verwendete herkömmliche Vorrichtung ist ein Gamepad. Diese Vorrichtung ist jedoch für die bei Spielen aus der Perspektive der 1. Person erforderliche Manövrierbarkeit nicht geeignet. Bei Standard-Richtungspads und nur aus Tasten bestehenden Gamepads besteht keine Möglichkeit der Eingabe kontinuierlicher Bewegungen. Bei Verwendung von Gamepads mit kleinen Thumbsticks (ein Joystick für den Daumen) ist eine kontinuierliche Eingabe möglich, der Thumbstick ist jedoch nicht für eine intuitive Bewegung angeordnet, und der Benutzer muß der Mitten-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 verwendet, die keine Feinmotoriksteuerung kleinerer Muskelgruppen ermöglichen. Herkömmliche Joystickkonfigurationen weisen außerdem eine kontinuierliche Bewegungsvorrichtung (den Joystick) und eine diskrete Bewegungsvorrichtung (einen Schalter am Joystick (sog. ”Hat Switch”)) 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 Switch” Mitten-Rückstellfederkräfte auf, die einen präzisen Zielvorgang beeinflussen.
Eine andere Eingabevorrichtung wird unter der Handelsbezeichnung Space Orb 360 vertrieben. Diese Vorrichtung weist sechs Freiheitsgrade auf, die durch eine einzige Hand manipuliert werden. Dadurch ist die Verwendung der Vorrichtung ohne umfangreiche Übungen oder eine angeborene biomechanische 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 Handelsbezeichnung 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.
Die JP 07116351 A offenbart eine Steuerungsvorrichtung mit einem linken Steuerungsteil und einem rechten Steuerungsteil, die miteinander durch eine Verbindungsachse verbunden sind. Der linke Steuerungsteil ist mit einem Taster ausgestattet, der ein Bildobjekt auf einem Monitor in X- und Y-Richtung bewegen kann. Der Taster ist kreuzgelenkartig ausgebildet, so dass zum Bewegen eines Bildobjekts beispielsweise nach rechts der Tasterteil gedrückt wird, wohingegen beim Verschieben des Bildobjekts nach links der Tasterteil gedrückt werden muss. Bewegungen nach oben und unten werden jeweils mit weiteren Tasterteilen erreicht. Zur Bewegung eines Bildobjekts in Z-Richtung (Tiefenrichtung des Bildschirms) können Steuerungsteile relativ zueinander um die Verbindungsachse gedreht werden.
Die US 5 820 426 A offenbart eine Steuerungsvorrichtung mit einem Gehäuse, das im wesentlichen aus einem rechten Griff, einem linken Griff sowie einer Kupplung zum Verbinden der Griffe besteht. Zum Steuern sind sowohl auf dem rechten Griff als auch auf dem linken Griff eine Vielzahl von Schaltern vorgesehen.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Computereingabevorrichtung mit Doppelachsengelenk bereitgestellt. Positionssensoren sind so konfiguriert, daß Positionsinformationen 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 mehrere Verhaltenszonen, die ein Bild auf dem Display unterschiedlich 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 ergonomisch vorteilhafte Eingabevorrichtung bereitgestellt. Es werden Bewegungsformen und -bereiche bereitgestellt, die dazu dienen, Ermüdung zu reduzieren. Außerdem werden Datenstruk turen bereitgestellt, die dazu verwendet werden, Positionsinformationen an einen Computer zu übertragen. Die Datenstrukturen werden unter Verwendung vorteilhafter Verfahren und Vorrichtungen gebildet und verarbeitet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Computersystems, in dem die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung verwendbar ist;
2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Computers, der mit der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung verwendbar ist;
3A–3C die Absolutpositionserfassung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
4A einen Graphen zum Darstellen einer Absolut- und Geschwindigkeitssteuerung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
4B eine Absolutzone und eine Geschwindigkeitszone gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
5 ein Hochpegel-Funktionsblockdiagramm einer Eingabevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
6 eine Ausführungsform eines durch die in 5 dargestellte Eingabevorrichtung erzeugten Informationspakets;
7 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen der Arbeits- oder Funktionsweise der in 5 dargestellten Eingabevorrichtung bei der Erzeugung eines Informationspakets;
8 ein Funktionsblockdiagramm zum Darstellen der Verarbeitung eines Informationspakets gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
9A–9C Ablaufdiagramme zum Darstellen der Verarbeitung eines Informationssystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
10 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung;
11 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in 10 dargestellten Eingabevorrichtung;
12A–14C eine Kurven- oder Nockenelementanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
15–17 bestimmte ergonomische Merkmale gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine Blockdiagramm-/Bilddarstellung eines Systems 10 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das System 10 weist eine Eingabevorrichtung 14, ein Computerdisplay 15 und einen Computer 20 auf.
Die Vorrichtung 14 kann als beliebige Eingabevorrichtung (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 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 allgemein durch das Bezugszeichen 22 bezeichnetes Verbindungsglied verbunden. Durch das Verbindungsglied 22 ist das Element 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 Verbindungsglied 22 kann das Element 18 in eine Neigungsrichtung (oder entlang einer Y-Achse nach oben und unten) in eine 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 Tastenanordnung bzw. ein Tastenfeld 28 auf. In einer Ausführungsform weist das Tastenfeld vier Knöpfe oder Tasten auf dem Element 18 und drei weitere Knöpfe oder Tasten (einschließlich einer Umschalttaste) auf dem Element 16 auf. Außerdem weist die Computereingabevorrichtung 14 eine Mehrfachschaltereingabevorrichtung 30 (z. B. ein Richtungspad oder einen ”Hat Switch”) und einen oder mehrere Trigger 32 auf. 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 Controller auf, der Informationen empfängt, die den Zustand der verschiedenen Tasten, Trigger und Mehrfachschaltereingabevorrichtungen anzeigen, sowie Informationen von den Positionssensoren, und ein diese Informationen anzeigendes Informationspaket erzeugt. Das Informationspaket wird dem Computer 20 zugeführt (eine Ausführungsform eines Computers ist in 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 Plasmabildschirm, usw.). In alternativen Ausführungsformen kann der Computer 20 auch ein dedizierter Computer sein, z. B. einer der zahlreichen dedizierten Spielcomputer, die von Nintendo, 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 Computereingabevorrichtung 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 Verdeutlichung primär unter Bezug auf die Steuerung des Displays 15 beschrieben.
Gemäß 2 weist eine exemplarische Umgebung für die Erfindung eine universelle Recheneinrichtung in Form eines herkömmlichen Personalcomputers 20 mit einer Verarbeitungseinheit 38, einem Systemspeicher 39 und einem Systembus 40 auf, über den verschiedene Systemkomponenten, einschließlich des Systemspeichers, mit der Verarbeitungseinheit 38 verbunden werden. Der Systembus 40 kann eine beliebige von mehreren Typen von Busstrukturen aufweisen, z. B. einen Speicherbus oder einen Speichercontroller, einen peripheren Bus und einen lokalen Bus, und es kann eine beliebige von verschiedenen Busarchitekturen verwendet werden. Der Systemspeicher weist einen Festwertspeicher (ROM) 41 und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 42 auf. Ein BIOS-System 43 (basic input/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 Personalcomputer 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 Schreiben auf die Bildplatte. Das Festplattenlaufwerk 44, das Magnetplattenlaufwerk 45 und das Bildplattenlaufwerk 47 sind durch eine Festplattenlaufwerkschnittstelle 49, eine Magnetplattenlaufwerkschnittstelle 50 bzw. eine Bildplattenlaufwerkschnittstelle 51 mit dem Systembus 40 verbunden. Durch die Laufwerke und die zugeordneten computerlesbaren Medien wird ein nichtflüchtiger Speicher für computerlesbare Befehle, Datenstrukturen, Programmodule und andere Daten für den Personalcomputer bereitgestellt.
Obwohl in der hierin beschriebenen exemplarischen Umgebung eine Festplatte eine entfernbare Magnetplatte 46 und eine entfernbare Bildplatte 48 verwendet werden, ist für Fachleute ersichtlich, daß in der Betriebsumgebung auch andersartige computerlesbare Medien verwendbar sind, z. B. Magnetkassetten, Flashspeicherkarten, digitale Video- oder Bildplatten, Bernoulli-Kassetten, Direktzugriffsspeicher (RAM-Speicher), Festwertspeicher (ROM-Speicher) und ähnliche.
Auf der Festplatte, der Magnetplatte 46, der Bildplatte 48, dem Rom-Speicher 41 oder dem RAM-Speicher 42 können viele Programmodule gespeichert sein, z. B. ein Betriebssystem 52, ein oder mehrere Anwendungsprogramme 53, andere Programmodule 54 und Programmdaten 55. Ein Benutzer kann dem Personalcomputer 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 Satellitenantenne, 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 parallelen Port, einen Gameport oder einen universellen seriellen 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 Drucker (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 Netzwerkumgebung betrieben werden. Der entfernte Computer 60 kann ein anderer Personalcomputer, ein Server, ein Router oder Kommunikations-Server bzw. eine Überleiteinrichtung, ein Netzwerk-PC, eine gleichschichtige Vorrichtung oder ein anderer Netzwerkknoten sein und weist typischerweise viele oder alle der vorstehend unter Bezug auf den Personalcomputer 20 beschriebenen Elemente auf, obwohl in 2 nur eine Speichervorrichtung 61 dargestellt ist. Die in 2 dargestellten logischen Verbindungen weisen ein lokales Netz (LAN) 62 und ein weiträumiges Netz (WAN) 63 auf. Solche Netzwerkumgebungen sind in Büros, in Intranets firmenbezogener 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 Personalcomputer 20 typischerweise ein Modem 65 oder eine andere Einrichtung zum Einrichten von Kommunikationen über das weiträumige Netz 63, z. B. das Internet, auf. Das Modem 65, das ein internes oder externes Modem sein kann, ist über die serielle Schnittstelle 58 mit dem Systembus 40 verbunden. In einer Netzwerkumgebung können bezüglich des Personalcomputers 20 dargestellte Programmodule oder Teile davon in den entfernten Speichervorrichtungen gespeichert sein. Die dargestellten Netzwerkverbindungen stellen nur Beispiele dar, und es können andere Einrichtungen zum Einrichten von Verbindungen zwischen den Computern verwendet werden.
Wenn der Computer 20 ein dedizierter Computer ist, kann die spezifische Architektur sich von der in 2 dargestellten Architektur unterscheiden. Die Unterschiede haben jedoch keine großen Konsequenzen. Alte derartigen Computer weisen einen Mechanismus zum Ausführen von Programmen und/oder Hardwarekomponenten auf, die Informationen von der Eingabevorrichtung 14 empfangen und die empfangenen Informationen verwenden, um das Verhalten oder das Erscheinungsbild von Soft- und/oder Hardwarekomponenten zu modifizieren. Dies führt häufig zu einer auf einem Display sichtbaren Änderung.
3A–3C zeigen eine Positionserfassung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. In 3A ist eine Computereingabevorrichtung 14 bezüglich eines Bildes 100 auf einem Display 15 dargestellt. 3A zeigt, daß das Bild 100 nur ein Teil einer auf dem Display 15 darstellbaren virtuellen 3D-Umgebung ist. Wenn das Element 18 bezüglich des Elements 16 in einer im wesentlichen mittleren Position entlang der X- und der Y-Drehachse angeordnet ist, ist der dargestellte Abschnitt der virtuellen dreidimensionalen Umgebung aus der Perspektive der 1. Person ein Mittenabschnitt, wie in 3A dargestellt.
3B zeigt eine Draufsicht einer Computereingabevorrichtung 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 Vorrichtung 14 als Joystick implementiert ist, kann eine Drehbewegung um die Achse 102 beispielsweise der Bewegung des Joysticks von einer zur anderen Seite entsprechen. Wenn das Element 18 innerhalb eines bestimmten Bewegungsbereichs um die Achse 102 gedreht wird, erzeugt die Computereingabevorrichtung 14 das Informationspaket, das die Informationen aufweist, die die Relativposition des Elements 18 bezüglich des Elements 16 um die Achse 102 darstellen. Diese Informationen können durch den Computer 20 (und eine darauf laufende Anwendung) verwendet werden, um den auf dem Display 15 dargestellten Blickpunkt zu steuern.
Wenn das Element 18 beispielsweise innerhalb eines vorgegebenen Bewegungsbereichs um die Achse 102 gedreht wird, kann der Blickpunkt z. B. in die in 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 3B durch das Bezugszeichen 100A angezeigten Position hin bewegt werden. Ähnlicherweise kann, wenn das Element 18 im Uhrzeigersinn um die Achse 102 gedreht wird, der Blickpunkt zu der in 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 3B dargestellt. Eine gleichartige Abbildung oder Umsetzung kann auch erreicht werden, wenn die Vorrichtung 14 auf eine andere Weise implementiert ist, z. B. als Joystick.
3C zeigt eine Seitenansicht der Computereingabevorrichtung 14. 3C zeigt, daß in einer exemplarischen Ausführungsform das Element 18 der Computervorrichtung 14 nicht nur um die Achse 102 (in 3B dargestellt), sondern auch in die durch den Pfeil 26 angezeigte Neigungs- oder Y-Richtung auch um die Achse 106 drehbar ist. Wenn die Vorrichtung ein Joystick ist, kann die Drehbewegung um die Achse 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 Bewegungsbereichs 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 3) im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, verschiebt sich die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person nach oben zu der in 3C durch das Bezugszeichen 100C bezeichneten Position hin. Ähnlicherweise wird, wenn das Element 18 (bezüglich 3C) im Uhrzeigersinn um die Achse 106 gedreht wird, die auf dem Display 15 dargestellte 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 bezüglich 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 Vorrichtung 14 beispielsweise als Joystick implementiert ist.
Die Absolutbewegung des Elements 18 bezüglich des Elements 18 um die Achse 102 oder 106 kann entweder direkt abgebildet bzw. umgesetzt oder herauf- bzw. herabskaliert werden, um eine Absolutbewegung der auf dem Display 15 dargestellten 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 Drehbewegung von 20 Grad der auf dem Display 15 dargestellten Ansicht in der virtuellen Umgebung aus der Perspektive der 1. Person entsprechen. Es kann jeder gewünschte Skalierungsfaktor (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 abgebildet oder umgesetzt. Stattdessen entspricht diese Bewegung beispielsweise einer kontinuierlichen Bewegung der Ansicht aus der Perspektive der 1. Person. Wenn das Element 18 beispielsweise um die Achse 103 in die durch den Pfeil 24 dargestellte Richtung (in 3B dargestellt) um ein Maß gedreht wird, das den vorgegebenen Bewegungsbereich überschreitet, wird die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person sich kontinuierlich in Richtung der Bewegung des Elements 18 drehen, bis das Element 18 in den vorgegebenen Bewegungsbereich zurückgebracht wird. Dies ist in den 4A und 4B detaillierter dargestellt.
4A zeigt einen Bewegungsbereich (in Grad einer Drehbewegung) um die Achse 102 oder 106 als Funktion der mechanischen Kraft, die dieser Drehbewegung entgegenwirkt und die der Benutzer wahrnimmt, in einer exemplarischen Ausführungsform. Der Bewegungsbereich ist in der Darstellung in drei verschiedene Bereiche oder Verhaltenszonen 110, 112 und 114 geteilt, obwohl auch mehr oder weniger Zonen oder Bereiche 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 bezüglich 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 Bereichs 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 Widerstand gegen die Bewegung wahr, wenn der Benutzer fortfährt, das Element 118 über seinen vollen positiven Bewegungsbereich (z. B. auf etwa +40 Grad) zu bewegen. Ähnlicherweise nimmt der Benutzer, wenn er das Element 118 von der neutralen 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 Bewegungsbereich (z. B. etwa –40 Grad) wahr. Es können beliebige oder alle Bereiche oder Zonen eine Mitten-Rückstellkraft aufweisen. Außerdem können in beliebigen oder allen Bereichen oder Zonen andere nicht-lineare oder stufenförmige Kraftprofile verwendet werden. Die Kraft kann in einem beliebigen Bereich zu- und dann abnehmen. Außerdem muß der Mittenbereich 110 kein Konstantkraftprofil aufweisen. Lediglich aus Darstellungsgründen ist in den Außenbereichen ein stetig ansteigendes Kraftprofil dargestellt, und im Mittenbereich ist ein lineares konstantes Kraftprofil dargestellt.
In einer exemplarischen Ausführungsform wird das in 4A dargestellte Kraftprofil unter Verwendung einer Kurven- oder Nockenelement-/Nockenstößelanordnung erhalten, wie in den 12A–14C detaillierter dargestellt ist und nachstehend diskutiert wird. Es kann jedoch auch eine beliebige andere Anordnung verwendet werden, die das gewünschte Kraftprofil erzeugt. Beispielsweise können Druck- oder Zugfedern, fluidgefüllte Stoßdämpfer, pneumatische oder hydraulische Systeme, Air-over-Hydrauliksysteme oder andere Vorrichtungen oder Vorspannungselemente mit variablem Widerstand verwendet werden.
4B zeigt verschiedene Verhaltenszonen (z. B. Absolut- und Geschwindigkeitszonen der Bewegung) gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung. 4B wird in Verbindung mit den 4A und 3A–3C beschrieben. 4B zeigt ein Diagramm der Neigungsbewegung (oder Y-Achsenbewegung) des Elements 118 um die Achse 106, und der Gierbewegung (oder X-Achsenbewegung) des Elements 18 um die Achse 102. Das Diagramm von 4B ist in drei Steuerbereiche oder Verhaltenszonen 116, 118 bzw. 120 geteilt. Es können jedoch auch mehr oder weniger Verhaltenszonen verwendet werden. 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 anderen Seite des Joysticks entsprechen.
Die Verhaltenszone 116 ist ein Mittenbereich, der allgemein die neutrale oder Mittenposition innerhalb des Bewegungsbereichs des Elements 18 bezüglich des Elements 16 darstellt. Der mittlere Steuerbereich 116 kann in 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 Absolutpositionssteuerbereich, der dem vorgegebenen Bewegungsbereich 110 um die Achse 102 und 106 entspricht. Die Verhaltenszone 120 stellt einen Geschwindigkeitssteuerbereich dar, der der Bewegung des Elements 16 in eine beliebige Richtung über den vorgegebenen Bewegungsbereich 110 hinaus entspricht.
Obwohl die Steuerbereiche sich bezüglich der Drehbewegung des Elements 18 um die Achse 102 oder 106 ähnlich verhalten können, wird in der vorliegenden Diskussion nachstehend 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 Richtung 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 Mittenbereichs 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 verschiebt, wie in 3B dargestellt. Eine Bewegung des Elements 18 um 5 Grad können entweder dem gleichen Maß der Bewegung der Ansicht aus der Perspektive der 1. Person oder einem anderen Bewegungsmaß entsprechen. Die Absolutbewegung des Elements 18 wird direkt in die Absolutbewegung der Ansicht aus der Perspektive der 1. Person abgebildet oder umgesetzt.
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 Perspektive 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. Person beginnen, sich nach rechts zu drehen So lange der Benutzer 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 Untersteuerbereiche, und die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person wird beginnen, sich in jedem Bereich mit einer höheren Geschwindigkeit zu drehen. Daher nimmt das Geschwindigkeitsprofil über den Bereich 120 schrittweise zu, wenn das Element 18 durch die Untersteuerbereiche bewegt wird. Ähnlicherweise kann das Geschwindigkeitsprofil des Bereichs 120 in einer alternativen Ausführungsform durch eine linear ansteigende Funktion oder durch eine nicht-linear ansteigende (z. B. eine Exponential- oder quadratische) Funktion oder eine 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 Auswahl 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 mechanischen Widerstand gegen die Drehbewegung um die Achse der Vorrichtung, wie durch den Bewegungsbereich 112 dargestellt, im in 4A dargestellten Kraftprofil wahr. Daher wird die größere Geschwindigkeit intuitiv dem zunehmenden mechanischen Widerstand zugeordnet, um eine taktile Rückkopplung für den Benutzer bezüglich Geschwindigkeit bereitzustellen, die einer vorgegebenen Drehung in den Geschwindigkeitspositionierungsbereich 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 Gegenuhrzeigersinn um die Achse 102, zurück zur Grenze zwischen den Verhaltenszonen 118 und 120 hin zu drehen, folgt die Geschwindigkeit, mit der die Ansicht aus der Perspektive der 1. Person beginnt, sich zu drehen, dem Geschwindigkeitsprofil 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 wünschenswert sein, daß das Element 18 beim verlassen des Steuerbereichs 120 in der mittleren oder neutralen Position 116 an geordnet wird, bevor eine Absolutpositionierung wiederaufgenommen wird. In diesem Fall kann, wenn der Benutzer das Element 18 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 102 dreht, die Grenze zwischen den Bereichen 118 und 120 so verschoben werden, 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 Geschwindigkeit 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 ihrer ursprünglichen Position eingerichtet (wie in 4B dargestellt), und der Benutzer kann die Absolutpositionierung im Bereich 118 wiederaufnehmen, wie vorstehend diskutiert.
Bei einer anderen exemplarischen Ausführungsform wird der Übergang vom Bereich 120 zum Bereich 118 auf andere Weise 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 Element 18 im Gegenuhrzeigersinn in den Mittenbereich 116 zu drehen. D. h., wenn der Benutzer das Element 18 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 102 über die Grenze des Bereichs 120 hinaus in den Bereich 118 dreht, wird die Drehung der Ansicht 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 normale Positionierung wiederaufgenommen.
Außerdem muß das Element 18 in einer alternativen Ausführungsform für eine Schaltsteuerung nicht im Bereich 118 zentriert werden. D. h., sobald das Element 18 vom Bereich 120 zum Bereich 118 zurückkehrt, wird die Absolutbewegungssteuerung wiederaufgenommen. Außerdem kann die Grenze, bei der dies auftritt, im wesentlichen auf jeden beliebigen gewünschten Punkt entlang des Bewegungsbereichs gesetzt werden. Dieser Punkt kann durch den Benutzer wählbar oder einstellbar sein.
5 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Benutzereingabevorrichtung 14. 5 zeigt, daß die Benutzereingabevorrichtung 14 einen Controller 124, X- und Y-Positionssensoren 126 und 128, eine Kalibrierungsschaltung 130, Tastenfeldschalter, Triggerschalter und die der Mehrfachschaltereingabevorrichtung 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 Drehpotentiometer sein. Die Sensoren 126 und 128 können auch andersartige Sensoren sein, z. B. optische oder mechanische Codierer, kapazitive Sensoren, elektromagnetische Sensoren, usw. Wenn die Sensoren 126 und 128 Potentiometer sind, weist der Sensor 126 z. B. einen mit dem Element 16 verbundenen Widerstandsabschnitt 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 bildenden Potentiometers. Ähnlicherweise weist der Sensor 128 z. B. einen mit dem Element 16 verbundenen Widerstandsabschnitt und einen mit dem Element 18 verbundenen Schleif- oder Kontaktabschnitt auf (oder umgekehrt). Daher ändert sich, wenn das Element 18 um die Achse 102 gedreht wird, der Widerstandswert 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 Elements 18 bezüglich des Elements 16 darstellt.
Ähnlicherweise können die Sensoren 126 und 128, wenn die Vorrichtung 14 ein Joystick ist, eine beliebige herkömmliche Sensoranordnung sein, die zum Erfassen einer Bewegung von einer zur anderen Seite und einer Vorwärts-/Rückwärtsbewegung 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 Analog-/Digital-(A/D-)Wandler 136 zugeführt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Wandler 136 mit einem Mikrocontroller 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 Elements 16 zu bewegen. Wenn das Element auf die exakt bekannten Winkel eingestellt ist, werden die durch die Sensoren 126 und 128 ausgegebenen Werte unter Verwendung der Sensorkalibrierungsschaltung 130 auf Sollwerte gesetzt (z. B. abgeglichen). In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Schaltung 130 eine Schaltung aus Abgleich- oder Trimmerpotentiometern zum Abgleichen der Ausgangswerte der Sensoren 126 und 128. Es können auch andere Kalibrierungsschaltungen verwendet werden, die durch Hard- oder Software implementierbar sind. Einige Beispiele bestehen darin, einen optischen 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 Ausführungsform einfach eine Anordnung von Schaltern auf, die Signale erzeugen, die anzeigen, daß der entsprechende Schalter geschlossen 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 Absolutpositionierungsbereich und dem Geschwindigkeitspositionierungsbereich einzustellen (z. B. abzugleichen oder auf andere Weise exakt zu setzen) (wie unter Bezug auf die in 4B dargestellten 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 maximalen 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 Absolutpositionsierungsbereich) und dem Bereich 120 (dem Geschwindigkeitspositionierungsbereich) exakt zu kalibrieren, so daß der Übergang zwischen den Bereichen direkt der einer durch den Benutzer wahrgenommenen zunehmenden Kraft entspricht (wie durch das in 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 Sollwert gesetzt. Dies kann realisiert werden, indem die Computereingabevorrichtung 14 in einer Testvorrichtung angeordnet wird, die Dehnungsmeßgeräte oder andere Belastungsmeßvorrichtungen aufweist, so daß die Testvorrichtung identifizieren kann, wann die Benutzereingabevorrichtung den Übergangspunkt zwischen dem Absolutpositionierungsbereich und dem Geschwindigkeitspositionierungsbereich erreicht hat. Ähnlich wie die Sensorkalibrierungsschaltung 130 kann die Bereichkalibrierungsschaltung 134 durch Abgleichpotentiometer implementiert werden, die so angeordnet sind, daß die Ausgangssignale der Sensoren 126 und 128 auf Sollpegel abgeglichen werden. Es kann auch eine alternative Kalibrierung (die durch Hard- oder Software implementiert werden kann) verwendet werden. Wenn die Sensoren beispielsweise optische Codierer 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 exemplarischen Ausführungsform wird das durch den Mikrocontroller 124 bereitgestellte Ausgangssignal gemäß einem USB-(universeller serieller Bus)Protokoll erzeugt. Ähnlicherweise kann ein USB-Umsetzerkabel zwischen dem Mikrocontroller 124 und dem Computer 20 geschaltet sein, um die erforderliche Datenübertragung zu ermöglichen. In einer anderen exemplarischen Ausführungsform wird das Ausgangssignal für den Mikrocontroller 124 gemäß einem Gameportprotokoll oder einem beliebigen anderen gewünschten Protokoll erzeugt.
6 zeigt ein Datenpaket, das durch den Mikrocontroller 124 bereitgestellt und zum Computer 20 übertragen wird. Obwohl das Datenpaket 136 entweder seriell oder parallel zum Computer 20 übertragen werden kann, ist das Datenpaket 136 in 6 bezüglich 5-Byte, 8-Bit Informationen dar gestellt. Die Bytes sind entlang der linken Spalte des Pakets 136 durch Byte 0 ... 4 bezeichnet, und die Bits sind entlang der oberen Reihe des Pakets 136 durch Bits 0 ... 7 bezeichnet.
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 Position des Elements 18 bezüglich des Elements 16 darstellt. Es kann jedoch auch eine Auflösung von 8 Bit oder eine beliebige 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. Diese 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 Positionierungsbereich 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 Absolutpositionierungsbereich befindet. Wenn dieses Bit auf 1 gesetzt ist, zeigt dies an, daß das Element 18 über den vorgegebenen 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 zugeordnet sind.
Die Bits 1, 2 und 3 in Byte 4 sind unbenutzt.

In Byte 4, Bitpositionen 4–7 werden Werte bereitgestellt, 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 dargestellten Positionen des Hat-Schalters 30 dar. Tabelle 1

H3	H2	H1	H0	Position
0	0	0	1	0 Grad
0	0	1	0	45 Grad
0	0	1	1	90 Grad
0	1	0	0	135 Grad
0	1	0	1	180 Grad
0	1	1	0	225 Grad
0	1	1	1	270 Grad
1	0	0	0	315 Grad
0	0	0	0	Kein Hat-Schalter betätigt

7 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen der Erzeugung eines Pakets 136 durch den in 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 exemplarischen Ausführungsform eine Überabtastungs- und Glättungsverarbeitung für die von den Sensoren empfangenen Daten aus. Diese Daten können der im Controller 124 implementierten Filterlogik zugeführt werden. Die Filterlogik kann beispielsweise 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 zugeordneten Daten zu erhalten. Die Informationen von den Schaltern 132 werden außerdem beispielsweise einer Anti-Jitter- und einer Überabtastungsverarbeitung unterzogen, um die Robustheit der Signale zu verbessern. Dies ist durch Block 140 dargestellt.
Der Controller 124 bestimmt dann basierend auf den Positionsinformationen von den Sensoren 126 und 128, ob die Eingabevorrichtung 14 sich bezüglich der X-Achse im Geschwindigkeitspositionierungsbereich 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 Eingabevorrichtung 14 sich bezüglich der Y-Achse im Geschwindigkeitspositionierungsbereich befindet. Dies ist durch Block 146 dargestellt. Wenn dies der Fall ist, setzt der Controller 124 des in Byte 2, Bitposition 5 angeordnete ZBY-Bit im Paket 136. Dies ist durch Block 148 dargestellt. Der Controler 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.
8 zeigt ein Funktionsblockdiagramm zum Darstellen des Empfangs und der Verarbeitung des Pakets 136 durch eine exemplarische Ausführungsform des Computers 20, der ein Personalcomputer 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. 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 8 dargestellten Systems sollte erwähnt werden, daß gemäß einem herkömmlichen USB-Protokoll Vorrichtungen als Human Interface Device (HID) klassifizierbar sind. Außerdem kann ein Functional Device Object (FDO) mit den Daten in Beziehung stehende Informationen aufweisen, die dem nächsten Programmodul oder der nächsten Vorrichtung anzeigen, wie die Daten gehandhabt werden sollten. FDOs sind primär Umsetzer, die Roh- oder Ursprungsdaten in eine für ein Empfangsmodul oder eine Empfangsvorrichtung geeignete Form umwandeln. Physical Device Object (PDOs) sind Objekte, die Daten enthalten und denen Verfahren zugeordnet sind, die durch eine Empffangsvorrichtung 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 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 Verarbeitungsstapel zum ersten Bustreiber 154 weiterzuleiten.
Der erste Bustreiber 154 ist ein Treiber, der von einem HIDCLASS-Treiber-Wrapper umgeben ist. Das von der Eingabevorrichtung 14 empfangene Paket ist in einer exemplarischen Ausführungsform ein Joystick-Datenpaket. Es könnten auch andere 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 Informationen stapelaufwärts gerichtet an die Remapper-Einrichtung 156.
Die Remapper-Einrichtung 156 ist ein Programmodul, wobei eine exemplarische Ausführungsform dieses Moduls durch GCKERNEL.SYS bezeichnet wird, das Objekte erzeugt, die für mögliche Empfangsanwendungen in der Anwendungsschicht 160 notwendig sind. Beispielsweise 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 empfangen. Die FiDOs 170 sind in einem separat dargestellten Abschnitt von 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 Eingabeklasse zugeordnet worden ist. Dies ist durch Blöcke 174 und 176 dargestellt. Wenn keine solche Zuordnung festgelegt wurde, 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 weitergeleitet, wo sie zur Anwendungsschicht 160 übertragen werden (wie durch einen Pfeil 180 dargestellt).
Wenn im Zuordnungsblock 174 jedoch eine Zuordnung dieses bestimmten Eingabeklassentyps zu einem Mauspaket festgelegt wurde, führt das FiDO 170 die Informationen einem Mauskurvenfilter 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 virtuelles Tastatur-PDO umgewandelt wird, wird es der Anwendungsschnittstelle 158 zugeführt. Die Anwendungsschnittstelle 158 (die in einer exemplarischen Ausführungsform auch als HIDSWVD.SYS bezeichnet wird) erzeugt ein PDO, das die Informationen in einer bestimmten Form für Maus- oder Tastaturdaten 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 umzuwandeln, welche Daten die bestimmte Anwendung in der Anwendungsschicht 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 bezüglich des Elements 16 sich im Absolut- oder Geschwindigkeitspositionierungsbereich befindet. Wenn es sich im Absolutpositionierungsbereich befindet, übergibt die Remapper-Einrichtung 156 der Anwendung (möglicherweise über die Anwendungsschnittstelle 158) einfach einen Differenzwert, der die Differenz zwischen einer aktuellen Position und der unmittelbar 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 beliebiges auf dem Display 15 dargestelltes Objekt) aktualisieren. Ähnlicherweise überträgt die Remapper-Einrichtung 156, wenn sie bestimmt, daß das Element 18 sich im kontinuierlichen oder Geschwindigkeitspositionierungsbereich befindet, 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 vorstehend beschrieben, wenn der Geschwindigkeitspositionierungsbereich in mehrere Unterbereiche oder Unterzonen geteilt ist, der Änderungswert basierend auf dem bestimmten Unterbereich geändert werden, in dem das Element 18 sich aktuell befindet. Der Änderungswert wird ähnlicherweise entsprechend geändert, wenn das Geschwindigkeitsprofil eine andere Form hat, wie vorstehend beschrieben.
Die 9A–9D zeigen die Operation der Remapper-Einrichtung 156. Die Remapper-Einrichtung 156 empfängt zunächst 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 Absolutpositionierungsbereich oder im Geschwindigkeitspositionierungsbereich befindet. 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 Vereinfachung jedoch nur eine einzige Achse unter Bezug auf die 9A–9C beschrieben.
Wenn das Element 18 sich nicht im Absolutpositionierungsbereich befindet, d. h., es befindet sich im Geschwindigkeitspositionierungsbereich, bestimmt die Remapper-Einrichtung 156 einen Änderungswert basierend auf einer aktuellen Position des Elements 18 bezüglich des Elements 16 im Geschwindigkeitspositionierungsbereich. Dies ist durch Block 196 dargestellt. Der Änderungswert wird dann (möglicherweise über die Anwendungsschnittstelle 158) als neue Po sitionsinformationen an die Anwendungsschicht 160 ausgegeben. Dies ist durch Block 198 dargestellt. Bei der Bestimmung, ob das Element 18 sich im Absolutpositionierungsbereich oder im Geschwindigkeitspositionierungsbereich befindet, kann die Remapper-Einrichtung 156 eine bestimmte Hysterese ausführen, um ein Hin- und Herspringen zwischen dem Absolutpositionierungsbereich und dem Geschwindigkeitspositionierungsbereich zu verhindern, wenn das Element in der Nähe der Grenze zwischen den beiden Bereichen angeordnet ist. Dies wird unter Bezug auf die 4A und 4B beschrieben.
Wenn die Remapper-Einrichtung in Block 194 bestimmt, daß das Element 18 sich im Absolutpositionierungsbereich befindet, bestimmt die Remapper-Einrichtung 156 anschließend, ob das Element 18 gerade vom Geschwindigkeitspositionierungsbereich in den Absolutpositionierungsbereich eingetreten ist. Wenn dies der Fall ist, kann die Remapper-Einrichtung 156, wie unter Bezug auf 4B beschrieben, möglicherweise erwarten, daß der Benutzer das Element 18 zentriert, bevor es tatsächlich aus dem Geschwindigkeitspositionierungsbereich heraustritt. Daher bestimmt die Remapper-Einrichtung 156 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Block 200, ob das Element sich unmittelbar 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 eingetreten ist. Wenn dies der Fall ist, bewegt die Remapper-Einrichtung 156 die Grenze zwischen dem Absolutpositionierungsbereich und dem Geschwindigkeitspositionierungsbereich weiter in den Absolutpositionierungsbereich, so daß sie mit der in 4B dargestellten Grenze des Mittenbereichs 116 übereinstimmt. Dies ist durch Block 202 dargestellt. Die Remapper-Einrichtung 156 gibt daher weiterhin Werte aus, die anzeigen, daß das Positionierungselement 18 im Geschwindigkeitspositionierungsbereich angeordnet ist, bis das Element 18 in einem vorgegebenen Bereich der nominellen Mitte positioniert ist. Wenn die Grenze zwischen den Bereichen sich zum Mittenbereich 116 verschoben hat, bestimmt die Remapper-Einrichtung 156 den der Anwendung zuzuführenden Änderungswert basierend auf der Position des Elements 18. Dies ist durch Block 204 dargestellt. Der Wert wird dann als neue Positionsinformationen an die Anwendungsschicht 160 ausgegeben. Dies ist durch Block 198 dargestellt. Wie vorstehend unter Bezug auf die 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 Positionssensoren erzeugten Ist-Positionsinformationswerte aufgrund bestimmter Toleranzen und der spezifischen Filtertechniken um mehrere Bitpositionen schwanken. Wenn dies durch die Remapper-Einrichtung 156 erkannt würde, würde die auf dem Display 15 dargestellte Ansicht aus der Perspektive der 1. Person basierend auf diesen geringen und unbeabsichtigten Änderungen der Positionsinformationen tendentiell zu Jittererscheinungen führen oder hin- und herzuspringen. Daher kann ein herkömmliches Jitterfilter verwendet werden, das Änderungen der Positionsinformationen ignoriert, wenn die Größe der Änderung kleiner ist als ein Schwellenwert.
Wenn Änderungen ignoriert werden, nimmt jedoch die Auflösung ab, was zu einer minderwertigeren Glättungssteuerung führt. Wenn der Benutzer beispielsweise das Element 18 kontinuierlich im Uhrzeigersinn um die Achse 102 dreht, besteht im wesentlichen kein Bedarf für die Verwendung eines Jitterfilters, 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 Absolutpositionierungsbereich befunden hat, ob ein Steigungsflag gesetzt ist. Ein Steigungsflag wird gesetzt, um eine Bewegungsrichtung des Elements 18 um die relevante Achse anzuzeigen, 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 angezeigt, 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 9D ausführlicher beschriebene) Jitterfilter auf. Dies ist durch Block 208 dargestellt. Basierend 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, bestimmt die Remapper-Einrichtung 156 anschließend, ob die Positionsänderung des Elements 18 in Richtung der vorangehenden Steigung erfolgt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird dadurch angezeigt, daß der Benutzer Bewegungsrichtungen umgeschaltet hat. In diesem Fall kann es wünschenswert sein, das Jitterfilter erneut aufzurufen, wie durch Block 208 dargestellt. Die Bestimmung, ob eine Positionsänderung in Richtung der vorangehende Steigung erfolgt, ist durch Block 210 dargestellt.
Wenn in Block 210 bestimmt wird, daß die Positionsänderung des Elements 18 in Richtung der vorangehenden Steigung erfolgt, wird dadurch angezeigt, daß der Benutzer das Element 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 Positionsinformationen an die Anwendungsschicht 160 aus, wie durch Block 198 dargestellt.
Wenn der Anwendung die neuen Positionsinformationen zugeführt wurde, aktualisiert die Anwendung das Display basierend auf den neuen Daten der XY-Positionsfelder und den übrigen Daten (z. B. einer Betätigung beliebiger Schalter im Tastenfeld, usw.). Dies ist durch Block 212 dargestellt.
9C verdeutlicht den Aufruf des Jitterfilters. Wenn das Jitterfilter aufgerufen wird, bestimmt die Remapper-Einrichtung 156, ob die Positionsänderung bezüglich des vorangehenden Wertes größer ist als ein Schwellenwert. Dies ist durch Block 214 dargestellt. Wenn dies der Fall ist, entspricht dies einer korrekten Positionsänderung, und die Remapper-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.
10 zeigt eine Explosionsansicht einer exemplarischen Ausführungsform der Computereingabevorrichtung 14 zum Verdeutlichen mehrerer mechanischer Merkmale davon. 10 zeigt die Computereingabevorrichtung 14 in einer bezüglich der Position bei normaler Verwendung umgekehrten Position. 10 zeigt, daß die Eingabevorrichtung 14 ein unteres Gehäuseteil 220 und ein oberes Gehäuseteil 222 aufweist, die beim Zusammenbau miteinander verbunden werden. Das obere Gehäuseteil 222 weist mehrere Hohlräume 224 zum Aufnehmen von Daumenkontaktabschnitten 226 für Tasten im Tastenfeld 28 auf. Die Daumenkontaktabschnitte 226 stehen in Reibungskontakt 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 betätigt oder gedrückt werden, mit entsprechenden Schaltern 236 auf den gedruckten Schaltungen 230 in Eingriff kommen.
Außerdem ist ein Hat-Schalter über eine Öffnung im oberen 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 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 Nockenelementanordnung 244 auf, die beide unter Bezug auf die 12A–12C ausführlicher beschrieben werden. Die Nockenelementanordnung 242 ermöglicht eine Neigungsbewegung des Elements 18 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 Öffnung 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.
11 zeigt eine stark vergrößerte Ansicht eines Teils einer in 10 dargestellten Computereingabevorrichtung 14. Ähnliche Elemente wie in 10 sind durch ähnlich Bezugszeichen bezeichnet. 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 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 Nockenelementanordnung 242 verdeckt, ist eine Potentiometeranordnung, die der unter Bezug auf die Welle 246 in 10 beschriebenen 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.
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 miteinander ausgebildet. Die ringförmige Buchse 272 bleibt in Position, 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 Gehäuses 268 des Elements 18 nicht offenliegt.
11 zeigt auch, daß die Nockenelementanordnung 244 einen Verschluß/ein Gehäuse 274 mit einem Innenumfang aufweist, der etwas größer ist als der Außenumfang des Nockenelements 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 12A dargestellt) ist zwischen der Innenwand des Verschlusses 274 und einer gegenüberliegenden Fläche des Nockenelements 276 angeordnet.
12A–12C verdeutlichen die Nockenelementanordnungen 242 und 244. Obwohl die in diesen Figuren dargestellten 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 Nockenelements und des Nockenstößels bezüglich der dargestellten Struktur umgekehrt sein.
12A zeigt eine Explosionsansicht des Nockenelements 276, des Nockenstößels 278 und der Druckfeder 280, wobei der Verschluß 274 entfernt ist. 12A zeigt, daß das Nockenelement 276 mehrere Kurvenflächen 282 aufweist, die auf einer im wesentlichen flachen Oberfläche davon angeordnet sind, die der in 12A dargestellten Fläche gegenüberliegt. Außerdem weist das Nockenelement 276 eine Schulter 284 auf, die etwas größer ist als der Außenumfang der Druckfeder 280. Dadurch liegt die Druckfeder 280 am Nockenelement 276 innerhalb der durch die Schulter 284 definierten 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 angeordnet und dreht sich mit der Welle 246.
12B zeigt die Nockenelementanordnung 244 im zusammengesetzten Zustand, wobei der Verschluß 274 entfernt ist. 12B zeigt die Nockenelementanordnung 244 in einer neutralen Position, in der die Vorsprünge 286 zwischen Nocken- oder Kurvenflächen 282 angeordnet sind. Die neutrale Position entspricht einem Zustand, in dem das Element 18 sich in 4A innerhalb der Verhaltenszone 110 befindet.
12C zeigt eine Seitenquerschnittansicht durch einen Teil der Nockenelementanordnung 244 in der neutralen Position. In 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, gegenüberliegenden 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 gegenüberliegenden Flächen gleiten. In einer exemplarischen Ausführungsform sind das Nockenelement 276 und der Nockenstößel 278 aus einem unter der Handelsbezeichnung Delrin verkauften Acetalmaterial hergestellt. Dieses Material vermittelt das Gefühl eines viskosen Fluids mit leichtem Widerstand gegen Bewegung, wenn die beiden Teile aufeinander gleiten. Zum Erzeugen des gewünschten Gefühls könnten auch andere Materialien verwendet werden.
Die 13A–13B zeigen die Nockenelementanordnung 244 in einer Position, die bezüglich der in den 12A–12C dargestellten neutralen Position um beispielsweise 30 Grad gedreht ist. Daher zeigen die 13A–13C die Nockenelementanordnung 244, wenn das Element 18 über den gesamten in 4A dargestellten Bereich 110 gedreht wurde und beginnt, in einen der Bereiche 112 oder 114 überzugehen. Wie in 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 14A–14C zeigen die Nockenelementanordnung 244 in einer Position, in der sie beispielsweise um etwa 40 Grad bezüglich der in den 12A–12C dargestellten neutralen Position gedreht ist. Daher entspricht dies einer Extremseite des in 4B dargestellten Bereichs 112. Wie in 14C dargestellt, sind stehen die Vorsprünge der Kurvenflächen 282 mit den Vorsprüngen 286 des Nockenstößels 278 in Eingriff, und die Kurvenflächen wurden zueinander hin gedrückt, so daß das Nockenelement 276 bezüglich des Nockenstößels 278 versetzt ist. Der Nockenstößel 278 ist in der Ansicht von 14C in der vertikalen Richtung fixiert. Daher 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 gedreht wurde (z. B. etwa +40 Grad bezüglich der neutralen Position), durch die Feder 280 die größte Kraft ausgeübt, so daß der Benutzer an diesem Punkt den größten Widerstand gegen die Drehbewegung wahrnimmt.
Die 15–17 zeigen bestimmte ergonomische Aspekte der Eingabevorrichtung 14. 15A zeigt, daß die Elemente 16 und 18 beide eine sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckende Längsachse 290 bzw. 292 aufweisen. Die Längsachsen 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 15A allgemein durch das Bezugszeichen 294 definierte Achse. Die Achsen 290 und 292 sind bezüglich einer allgemein senkrecht zur Achse 294 angeordneten Linie um einen Winkel 296 nach innen geneigt. Der Nei gungswinkel 296 beträgt allgemein 10–15 Grad und vorzugsweise 12 Grad. Daher wird durch die Form und den Anfangsneigungswinkel der Eingabevorrichtung 14 das Handgelenk des Benutzers in der neutralen Handgelenk-Ausgangsstellung angeordnet. Die Handgelenk-Ausgangsstellung der Vorrichtung 14 beträgt etwa 14 Grad für Streckung und 8 Grad für die Ellenabweichung. Diese Werte liegen innerhalb eines neutralen Bereichs für das Handgelenk. Die neutrale Handgelenk-Biegung/Streckung liegt im Bereich von etwa 0 Grad bis 20 Grad für Streckung, während die neutrale Handgelenkabweichung im Bereich von etwa 0 Grad bis 20 Grad für die Ellenabweichung liegt.
15B zeigt mehrere Zwischenräume zum Aufnehmen der Daumenbreite von 95% der nordamerikanischen männlichen Personen. Die daumenbetätigten Steuerungen (z. B. des Hat-Schalters 30 und der Tasten im Tastenfeld 28) weisen Zwischenräume auf, die so strukturiert sind, daß unbeabsichtigte Betätigungen vermieden werden. Daher liegt der Mittenabstand 300 der Tasten des Tastenfeldes 28 allgemein im Bereich von 18 mm bis 28 mm und beträgt vorzugsweise etwa 21 mm. Außerdem ist der Mittenabstand 302 der Tasten des Tastenfeldes 28 allgemein größer als etwa 13 mm und beträgt vorzugsweise etwa 14,6 mm.
Außerdem weist das Verbindungsglied (oder der Gelenkmechanismus) 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 Drehpunktposition 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 einer typischen Daumenschwenkbewegung entspricht. Der Abstand 308 liegt allgemein im Bereich von 30–40 mm und beträgt vorzugsweise etwa 34,6 mm.
Das Richtungspad 30 hat außerdem eine Größe, die für die Daumenbreite von 95% der männlichen Personen geeignet ist, und ist so strukturiert, daß unbeabsichtigte Betätigungen vermieden werden. Daher hat der Hat-Schalter 30 eine 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.
16A zeigt eine perspektivische Ansicht von einer vorderen unteren Seite der Eingabevorrichtung 14. 16A zeigt, daß die Handgriffe der Elemente 16 und 18 einen unteren Fingereingriffabschnitt 314 und 316 aufweisen, der strukturiert ist, um die Griffreibung zu erhöhen. Die Struktur kann durch eine beliebige reibungsverstärkende Fläche gebildet werden, z. B. ein Material mit geringer Härte, in dem Stege ausgebildet sind, oder durch ein grob strukturiertes Kunststoffmaterial erhalten werden.
16B zeigt eine Querschnittansicht entlang der Querschnittlinie 16B-16B in 16A. 16B zeigt, daß die Ränder des Griffabschnitts des Elements 16 abgerundet und in einem konvexen Bogen ausgebildet sind, der so gestaltet 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 Durchmesser 320 allgemein im Bereich von etwa 43 bis 53 mm und beträgt vorzugsweise etwa 50 mm. Ähnlicherweise beträgt der Außenumfang der Griffabschnitte der Elemente 16 und 18 allgemein etwa 120–145 mm und vorzugsweise etwa 133 mm.
17 zeigt einen Querschnitt des Elements 18 entlang der in 15A dargestellten Achse 292. Die Länge 322 des Griffabschnitts des Elements 18 ist allgemein so gestaltet, daß er für die Handflächenbreite von 95% der nordamerikanischen 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. 17 verdeutlicht, daß die Elemente 16 und 18 pistolengriffähnlich ausgebildet sind, weil sich ihre Griffabschnitte 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 angeordneten 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 erreicht, wenn die Hand eine Pistolengriffhaltung einnimmt. Daher ist der Abstand allgemein kleiner als 45 mm und vorzugsweise kleiner als etwa 35 mm und beträgt bevorzugter etwa 33,5 mm.
Außerdem ist das Gewicht der Vorrichtung 14 vorzugsweise klein genug, so daß die Vorrichtung für eine lange Zeitdauer verwendbar ist, ohne daß Ermüdungserscheinungen beim Benutzer auftreten. Daher beträgt das Gewicht der Vorrichtung 14 allgemein etwa 225 bis 345 Gramm und vorzugsweise etwa 284 Gramm.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Benutzereingabevorrichtung für einen Computer bereitgestellt, wobei die Vorrichtung zwei Elemente aufweist, die drehbar und relativ zueinander gelenkig gelagert sind und ein diese Bewegung anzeigendes Signal erzeugen. Durch die vorliegende Erfindung wird beispielsweise eine Bewegung zwischen zwei oder mehr Bewegungsbereichen bereitgestellt, die erfaßt wird und verwendet 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 bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, für Fachleute ist jedoch erkennbar, daß innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können.

Claims

Elektronische Eingabevorrichtung (10) mit: einem ersten Griff (16); einem mit dem ersten Griff (16) beweglich verbundenen zweiten Griff (18), wobei der erste Griff (16) bezüglich des zweiten Griffs (18) um eine erste Drehachse über einen ersten Bewegungsbereich mit mehreren Zonen schwenkbar ist, wobei eine erste Zone in einem allgemein mittig angeordneten Abschnitt des ersten Bewegungsbereichs angeordnet ist und wobei der erste Griff (16) bezüglich des zweiten Griffs (18) um eine zweite Drehachse über einen zweiten Bewegungsbereich mit mehreren Zonen schwenkbar ist; einem mit dem ersten und dem zweiten Griff (16, 18) betrieblich verbundenen Sensor (126, 128), der dazu geeignet ist, ein Positionssignal bereitzustellen, das eine Relativposition zwischen dem ersten und dem zweiten Griff (16, 18) anzeigt; einem mit dem ersten und/oder dem zweiten Griff (16, 18) verbundenen ersten mechanischen Verbindungsabschnitt, wobei der erste Verbindungsabschnitt einen ersten mechanischen Widerstandsmechanismus zum Erzeugen eines ersten Widerstands gegen Bewegung aufweist, wenn der erste Griff (16) sich durch eine erste Zone bewegt, die in einem allgemein mittig angeordneten Abschnitt des Bewegungsbereichs angeordnet ist, einen zweiten mechanischen Widerstandsmechanismus zum Erzeugen eines zweiten Widerstands gegen Bewegung, wenn der erste Griff (16) sich durch eine zweite Zone bewegt, und wobei der erste Verbindungsabschnitt ferner eine erste Welle (246) aufweist, die mit dem ersten oder mit dem zweiten Griff (16, 18) starr und mit dem an deren Griff (18, 16) drehbar verbunden ist, wobei die erste Welle die erste Drehachse definiert; einem mit dem ersten und/oder zweiten Griff (16, 18) verbundenen zweiten mechanischen Verbindungsabschnitt zum Erzeugen einer taktilen Rückkopplung, wenn der erste Griff (16) von einer ersten der mehreren Zonen in eine zweite der mehreren Zonen im zweiten Bewegungsbereich übergeht, wobei der zweite mechanische Verbindungsabschnitt eine zweite Welle (266) aufweist, die mit dem anderen Griff (18, 16) starr und mit dem einen Griff (16, 18) drehbar verbunden ist und die zweite Drehachse definiert; und einem mit dem Sensor (126, 128) verbundenen Controller (124), der dazu geeignet ist, basierend auf dem Positionssignal eine die Position anzeigende Computereingabe zu erzeugen.
Elektronische Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Verbindungsabschnitt aufweist: eine zwischen der ersten Welle (246) und dem zweiten Griff (18) gekoppelte erste Nockenelementanordnung (242) mit einem Nockenelement und einem Nockenstößel, wobei der Nockenstößel mit einer Kurvenfläche auf dem Nockenelement in Eingriff kommt, wenn der erste Griff (16) von der ersten Zone in die zweite Zone im ersten Bewegungsbereich übergeht.
Elektronische Eingabevorrichtung nach Anspruch 2, wobei der zweite Verbindungsabschnitt aufweist: eine zwischen dem ersten und dem zweiten Griff (16, 18) gekoppelte zweite Nockenelementanordnung (244) mit einem Nockenelement und einem Nockenstößel, wobei der Nockenstößel mit einer Kurvenfläche auf dem Nockenelement in Eingriff kommt, wenn der erste Griff (16) von der ersten Zone in die zweite. Zone des zweiten Bewegungsbereichs übergeht.
Elektronische Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit: einem Verbindungsglied (22), das mit dem ersten und dem zweiten Griff (16, 18) derart gekoppelt ist, dass der erste Griff (16) bezüglich des zweiten Griffs (18) um eine erste Drehachse über einen Bewegungsbereich von etwa 40–100 Grad um die erste Drehachse schwenkbar ist, wobei der erste und der zweite Griff (16, 18) jeweils eine Längsachse (290, 292) definieren, und wobei jede Längsachse (290, 292) unter einem Neigungswinkel (296) bezüglich einer Linie angeordnet ist, die senkrecht zur ersten Drehachse angeordnet ist, wobei der Neigungswinkel (296) etwa 8–16 Grad beträgt.
Elektronische Eingabevorrichtung nach Anspruch 4, wobei jeder Neigungswinkel (296) etwa 12 Grad beträgt.
Elektronische Eingabevorrichtung mit: einem ersten Element (16); einem Griff (18), der mit dem ersten Element (16) beweglich gekoppelt und bezüglich des ersten Elements (16) über einen Bewegungsbereich schwenkbar ist, der mehrere Zonen aufweist; einem mit dem ersten Element (16) und dem Griff (18) betrieblich verbundenen Sensor (126, 128), der dazu geeignet ist, ein Positionssignal bereitzustellen, das eine Relativposition zwischen dem ersten Element (16) und dem Griff (18) anzeigt; einem mechanischen Verbindungsabschnitt (22), der mit dem ersten Element (16) und/oder dem Griff (18) gekop pelt ist, wobei der mechanische Verbindungsabschnitt aufweist: einen ersten mechanischen Widerstandsmechanismus, der dazu geeignet ist, einen ersten Widerstand gegen Bewegung zu erzeugen, wenn der Griff (18) sich durch eine erste Zone bewegt, die in einem allgemein mittig angeordneten Abschnitt des Bewegungsbereichs angeordnet ist, einen zweiten mechanischen Widerstandsmechanismus, der dazu geeignet ist, einen zweiten Widerstand gegen Bewegung zu erzeugen, wenn der Griff (18) sich durch eine zweite Zone bewegt, und einen dritten mechanischen Widerstandsmechanismus, der dazu geeignet ist, einen dritten Widerstand gegen Bewegung zu erzeugen, wenn der Griff (18) sich durch eine dritte Zone bewegt; und einem mit dem Sensor (126, 128) verbundenen Controller (124), der dazu geeignet ist, basierend auf dem Positionssignal eine die Position anzeigende Computereingabe bereitzustellen.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 6, wobei der dritte Widerstandsmechanismus dazu geeignet ist, den dritten Widerstand als variablen Widerstand zu erzeugen, der sich ändert, wenn der Griff (18) sich durch die dritte Zone bewegt.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Zone entlang des Bewegungsbereichs zwischen der zweiten und der dritten Zone angeordnet ist.