方位感测式计算机输入装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种计算机附件，具体涉及计算机输入装置，其结构见附图。操作者持握计算机输入装置的手腕和手臂的转动和倾斜，就使得计算机输入装置本体内的非正交多向磁场传感器相对于其体外确定方向的磁场发生转动、倾斜和滾动等方位变化，或使得计算机输入装置本体内的重力倾斜传感器相对于重力场发生倾斜和滾动等方位变化，通过非正交多向磁场传感器或和重力倾斜传感器感测到的计算机输入装置在空间的倾斜、转动和滾动方位变化（Δθ＝θｔ－θ０，ΔΦ＝Φｔ－Φ０，ΔΨ＝Ψｔ－Ψ０），来相应移动和控制计算机显示屏上显示元素的位置。当这个被移动和控制计算机显示屏上显示元素是光标时，用计算机输入装置上的相当于鼠标上左右键和滾轮功能的操作装置来控制计算机光标和页面的行为。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算机附件，具体涉及计算机输入装置。传统的移动和操纵光标的计算机输入装置主要是鼠标和轨迹球，还有游戏操纵杆和控制光标移动的电子教鞭等。鼠标是靠鼠标体与工作面的相对移动来控制光标的位置，轨迹球是靠人手拔动轨迹球来控制光标的位置，游戏操纵杆是靠操纵杆倾钭来控制光标的位置，电子教鞭是靠人手押动多向开关来控制光标的位置。但长时间使用这些计算机输入装置，操作者手部甚至肩部都会出现酸痛症状。为了避免这种广泛存在的“鼠标病”，本专利技术旨在提供一种让人们能够更自由地操作计算机的计算机输入装置。本专利技术旨在提供一种手持式的计算机输入装置，通过操作者手腕和手臂的转动和倾斜而产生的计算机输入装置的空间方位变化来移动和控制光标的位置，用计算机输入装置上的相当于鼠标上左右键和滾轮功能的操作装置来控制计算机光标和页面的行为。操作者这种手腕和手臂的转动和倾斜，是可在操作者喜好的任何姿势状态下进行，操作者也可不时的变换姿势以解除疲劳。美国专利(U.S.Pat.No.3,983,474，Kuipers，1976)曾提出通过用相互正交排列的线圈来感测计算机输入装置的空间方位变化，随后美国专利(U.S.Pat.No.5,394,029，Gay，et al.1995)又曾提出通过用相互正交排列的霍耳传感器来感测计算机输入装置的空间方位变化，进而移动和控制虚拟现实中的计算机显示元素。但当相互正交排列的传感器的其中一轴与磁力线方向平行时，传感器的其他轴就磁力线方向垂直，此时正交排列的传感器处于相对磁场的方位变化最不敏感的状态，此时若计算机输入装置绕磁力线旋转，正交排列的传感器甚至无法感测到空间方位的变化。美国专利(U.S.Pat.No.5,440,326，Quinn，Gyration，Inc.1995)也曾提出通过马达驱动的陀螺仪来感测计算机输入装置的空间方位，但陀螺仪能耗高制造复杂并且成本昂贵，也不是合理的解决方案。本专利技术的主要技术解决方案是如附图说明图1所示，x-y-z是空间的正交右手笛卡儿坐标系(Cartesian coordinate)，x-y平面与地平面平行，物体的空间方位以倾斜方位角θ、转动方位角Ф和滾动方位角ψ描述。制做的计算机输入装置本体内安装有非正交多向磁场传感器。当该计算机输入装置置于一有确定方向的磁场中时，操作者持握计算机输入装置的手腕和手臂的转动和倾斜，就使得计算机输入装置本体内的非正交多向磁场传感器相对于其体外确定方向的磁场发生转动和倾斜等方位变化，非正交多向磁场传感器可以感测到相对于体外磁场的方位变化。在计算机输入装置上设置一个控制开关K，计算机输入装置以操作者每次触动开关K时，非正交多向磁场传感器感测到的它相对于体外磁场的方位作为方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)；以开关K还处于被触动的状态下，非正交多向磁场传感器感测到的当前计算机输入装置所处相对于体外磁场的方位作为方位当前值(θt，Фt，ψt)。用计算机输入装置内的相关电路对非正交多向磁场传感器感测到的这个相对于体外磁场的方位变化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)进行处理，并输出给计算机来相应移动和控制计算机显示屏上光标或其他显示元素的位置。用计算机输入装置上的相当于鼠标的左右键和滾轮功能的操作装置可控制计算机光标和页面的行为。控制开关K恢复被触动前的状态后，操作者再次触动开关时，计算机输入装置电路重新以此时磁场传感器感测到的它相对于体外磁场的方位作为方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)。可在计算机输入装置内以非正交方式装多个磁场传感器，或者一个非正交多维磁场传感器。另一种方案，计算机输入装置本体内同时安装有重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器，并使重力倾斜传感器的倾斜轴和滾动轴分别与非正交两向磁场传感器的两个感应轴平行。当该计算机输入装置置于一有确定方向的磁场中时，操作者持握计算机输入装置的手腕和手臂的转动和倾斜，就使得计算机输入装置本体内的重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器相对于重力场和体外确定方向的磁场发生转动和倾斜等方位变化，重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器可以协同感测到计算机输入装置在空间的方位变化。在计算机输入装置上设置一个控制开关K，计算机输入装置以操作者每次触动开关K时，重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器协同感测到的它相对于重力场和体外磁场的方位作为方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)；以开关K还处于被触动的状态下，重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器感测到的当前计算机输入装置所处相对于重力场和体外磁场的方位作为方位当前值(θt，Фt，ψt)。用计算机输入装置内的相关电路对非正交两向磁场传感器感测到的这个空间的方位变化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)进行处理，并输出给计算机来相应移动和控制计算机显示屏上光标或其他显示元素的位置。用计算机输入装置上的相当于鼠标的左右键和滾轮功能的操作装置可控制计算机光标和页面的行为。控制开关K恢复被触动前的状态后，操作者再次触动开关时，计算机输入装置电路重新以此时重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器感测到的它相对于重力场和体外磁场的方位作为方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)。可在计算机输入装置内以非正交方式装两个磁场传感器，或者一个非正交两维磁场传感器。所述的重力倾斜传感器可以是加速度式倾斜传感器，可以是重力转子式倾斜传感器，也可以是电解式倾斜传感器，也可以是其他形式的倾斜传感器。所述的磁场传感器可以是磁电阻式磁场传感器(包括MR、GMR、AMR)，也可以是线圈式磁场传感器，也可以是霍耳效应式磁场传感器，也可以是其他形式的磁场传感器，并可在磁场传感器中置入补偿用磁体。开关K可以是拔动式的，也可以是触压式的、人体感应式的、光电式的等。上述的“确定方向的磁场”最合理的就是采用地磁场。本专利技术的实施例之一如图2所示新型的计算机输入装置。计算机输入装置由非正交多向磁场传感器2.1、人体感应式控制开关K 2.2、相关电路2.3、计算机输入装置本体2.4以及相当于鼠标的左键2.4.1右键2.4.2和滾轮2.4.3等组成。计算机输入装置本体2.4内安装有感测到相对于体外磁场的方位变化的非正交多向磁场传感器2.1和相当于鼠标的左键2.4.1右键2.4.2和滾轮2.4.3功能的操作装置，以及相关电路2.3，并设置一个人体感应式控制开关K 2.2。使用者处于地磁场未被屏蔽及破坏的环境中。当使用者想要调整计算机显示屏上光标的位置时，使用者用手触及开关K 2.2，磁场传感器2.1以及计算机输入装置内的相关电路2.3处于工作状态，计算机输入装置以此时磁场传感器2.1感测到的它相对于地磁场的方位作为方位初始值(θ0，Ф0，ψ0)，使用者通过手腕和手臂的转动和倾斜使得计算机输入装置的空间方位变化，磁场传感器2.1感测到的当前计算机输入装置所处相对于地磁场的方位作为方位当前值(θt，Фt，ψt)，用计算机输入装置内的相关电路2.3对磁场传感器感测到的这个相对于地磁场的方位变化量(Δθ＝θt-θ0，ΔФ＝Фt-Ф0，Δψ＝ψt-ψ0)进行处理，并输出给计算机来相应移动显示屏上光标的位置。使用者连续转动和倾斜手腕和手臂，直至计算机显示屏上光标到达使用者期望的位置，这时使用者的手离开本文档来自技高网...

【技术保护点】
方位感测式计算机输入装置，其特征在于：计算机输入装置处于一有确定方向的磁场中，计算机输入装置本体内安装有非正交多向磁场传感器，当计算机输入装置相对于其体外确定方向的磁场发生转动和倾斜等方位的变化时，非正交多向磁场传感器可以感测到相对于体外磁场的倾斜、转动和滾动方位变化（Δθ＝θｔ－θ０，ΔΦ＝Φｔ－Φ０，ΔΨ＝Ψｔ－Ψ０），通过磁场传感器感测到的这个相对于体外磁场的方位变化（Δθ＝θｔ－θ０，ΔΦ＝Φｔ－Φ０，ΔΨ＝Ψｔ－Ψ０）来相应移动和控制计算机显示元素的位置。

【技术特征摘要】
1.方位感测式计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置处于一有确定方向的磁场中，计算机输入装置本体内安装有非正交多向磁场传感器，当计算机输入装置相对于其体外确定方向的磁场发生转动和倾斜等方位的变化时，非正交多向磁场传感器可以感测到相对于体外磁场的倾斜、转动和滾动方位变化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)，通过磁场传感器感测到的这个相对于体外磁场的方位变化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)来相应移动和控制计算机显示元素的位置。2.根据权利要求1所述的计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置本体上设置一个控制开关K，当开关K被触动时非正交多向磁场传感器以及计算机输入装置内的相关电路处于工作状态，当开关K恢复被触动前的状态后，非正交多向磁场传感器或计算机输入装置内的相关电路处于不工作状态，操控者手触动计算机输入装置本体上的控制开关K时，非正交多向磁场传感器感测到的计算机输入装置相对于体外磁场的倾斜角、转动角和滾动角方位为方位初始值(θ0，Φ0，ψ0)，开关K还处于被触动的状态下，非正交多向磁场传感器感测到的当前计算机输入装置所处相对于体外磁场的方位作为方位当前值(θt，Φt，ψt)。3.根据权利要求1所述的计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置本体内以非正交方式装有多个磁场传感器。4.根据权利要求1所述的计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置本体内装有一个非正交多维磁场传感器。5.方位感测式计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置处于一有确定方向的磁场中，计算机输入装置本体内同时安装有重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器，重力倾斜传感器用于感测计算机输入装置在空间的倾斜和滾动方位(θ，ψ)，非正交两向磁场传感器用于在重力倾斜传感器感测到的方位(θ，ψ)的修正前提下感测计算机输入装置在空间的转动方位(Φ)，当计算机输入装置相对于重力场和体外确定方向的磁场发生转动和倾斜等方位的变化时，通过重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器感测到的计算机输入装置在空间的倾斜、转动和滾动方位变化(Δθ＝θt-θ0，ΔΦ＝Φt-Φ0，Δψ＝ψt-ψ0)来相应移动和控制计算机显示元素的位置。6.根据权利要求5所述的计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置本体上设置一个控制开关K，当开关K被触动时重力倾斜传感器和磁场传感器以及计算机输入装置内的相关电路处于工作状态，当开关K恢复被触动前的状态后，重力倾斜传感器和磁场传感器或计算机输入装置内的相关电路处于不工作状态，操控者手触动计算机输入装置本体上的控制开关K时，重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器感测到的计算机输入装置在空间的倾斜角、转动角和滾动角方位为方位初始值(θ0，Φ0，ψ0)，开关K还处于被触动的状态下，重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器感测到的当前计算机输入装置所处的空间方位作为方位当前值(θt，Φt，ψt)。7.根据权利要求5所述的计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置本体内的重力倾斜传感器的滾动轴与正交两向磁场传感器的一个感应轴平行。8.根据权利要求5所述的计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置本体内以非正交方式装有两个磁场传感器。9.根据权利要求5所述的计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置本体内装有一个非正交两维磁场传感器。10.方位感测式计算机输入装置，其特征在于计算机输入装置处于一有确定方向的磁场中，计算机输入装置本体内同时安装有重力倾斜传感器和非正交两向磁场传感器，非正交两向磁场传感器安装在可自由转动的转架上，转架上的物体的重心不在转轴上而处于转架转轴的一侧，非正交两向磁场传感器在转架上安装方位是能靠这种重心对转轴的偏心使非正交两向磁场传感器趋向于地面平行，重力倾斜传感器用于感测计算机输入装置在空间的倾斜和滾动方位(θ，ψ)，非正交两向磁场传感器感测计算机输入装置在空间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈其良，陈梅英，
申请(专利权)人：陈其良，陈梅英，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]