專利名稱：可旋轉(zhuǎn)基體上的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可旋轉(zhuǎn)基體的裝置和一種設(shè)置在該基體上的顯示裝置，該顯示裝置在基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中根據(jù)在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的加速度控制。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的用于運(yùn)行設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基體上的顯示裝置的方法。
背景技術(shù)：
具有設(shè)置在其上的照明或顯示裝置的可旋轉(zhuǎn)基體以不同的構(gòu)型公知。這類物體尤其在娛樂或玩具領(lǐng)域中使用。例如由US 3，擬4，114公開一種具有設(shè)置在其上的燈的溜溜球(Jojo)，該燈在溜溜球旋轉(zhuǎn)時(shí)為了產(chǎn)生光效果而周期地接通和斷開。為此目的使用可通過離心力激活的開關(guān)。還已知一種具有設(shè)置在其上的顯示裝置的旋轉(zhuǎn)體，顯示裝置在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中這樣被控制，使得通過顯示裝置顯示的視覺信息與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步。以這種方式對于觀察者可以產(chǎn)生靜止圖像。在這個(gè)方面US 5，791，966描述了一系列可旋轉(zhuǎn)物體，例如陀螺、溜溜球和輪轂蓋，在其上設(shè)置有發(fā)光二極管。以光學(xué)或磁學(xué)方式檢測相應(yīng)基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或取向，并且以此為基礎(chǔ)相應(yīng)地控制發(fā)光二極管。WO 98/59333 Al公開了另一種用于自行車車輪的帶發(fā)光二極管的顯示裝置。在車輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中這樣控制發(fā)光二極管，使得產(chǎn)生靜止圖像。除了磁地檢測旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以外還描述了，利用設(shè)置在車輪上的加速度傳感器執(zhí)行運(yùn)動(dòng)檢測。在此可能存在問題二極管的控制以車輪的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)榛A(chǔ)，它與實(shí)際的旋轉(zhuǎn)方向相反，使得通過發(fā)光二極管示出的視覺信息被鏡像相反地顯示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，對于設(shè)置在基體上的顯示裝置的運(yùn)行給出改進(jìn)的解決方案。這個(gè)目的通過按照權(quán)利要求1的裝置并通過按照權(quán)利要求10的方法實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的其它有利實(shí)施方式。按照本發(fā)明提出一種裝置，它具有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)基體、一個(gè)設(shè)置在基體上的顯示裝置和一個(gè)設(shè)置在基體上的加速度測量裝置，該加速度測量裝置用于檢測在基體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。該裝置還具有一個(gè)控制裝置，用于根據(jù)通過加速度測量裝置檢測的加速度控制顯示裝置。所述裝置的特征在于，所述加速度測量裝置多軸地構(gòu)成，以便檢測不同方向上的各種加速度分量。按照本發(fā)明還提出一種用于運(yùn)行設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基體上的顯示裝置的方法。該方法包括通過與基體連接的多軸加速度測量裝置檢測在基體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的加速度在不同方向上的不同分量。此外設(shè)置有根據(jù)通過加速度測量裝置測得的加速度分量控制顯示裝置。使用多軸加速度測量裝置或測量加速度在不同方向上的不同分量提供了改善檢測的可能性并以此表征基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。除了在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力外也可以求得萬有引力或其方向，并由此求得基體相對于萬有引力的取向。以此為基礎(chǔ)可以通過高的精度和可靠性控制顯示裝置。在優(yōu)選的實(shí)施例中所述控制裝置被構(gòu)造用于這樣控制顯示裝置，使得通過顯示裝置示出的視覺信息(例如圖像、標(biāo)識、數(shù)字等)與基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步化。在此信息尤其可以以靜止圖像的形式給出。在另一優(yōu)選的實(shí)施例中所述控制裝置被構(gòu)造用于以通過加速度測量裝置測得的加速度分量為基礎(chǔ)求得基體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向。由此可以可靠地避免，鏡像相反地通過顯示裝置給出視覺信息。在另一優(yōu)選的實(shí)施例中所述控制裝置被構(gòu)造用于對于不同的旋轉(zhuǎn)方向不同地控制顯示裝置。例如能夠?qū)τ诓煌男D(zhuǎn)方向在顯示裝置上示出不同的內(nèi)容和/或顏色。在溜溜球作為旋轉(zhuǎn)體時(shí)可以通過這種方式例如對于向上運(yùn)動(dòng)和向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不同的視覺效^ ο在另一優(yōu)選的實(shí)施例中所述控制裝置被構(gòu)造用于以通過加速度測量裝置測得的加速度分量為基礎(chǔ)求得基體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的其它特性。例如由此求得可能的擺動(dòng)或搖晃運(yùn)動(dòng)。 這些特性也可以以適合的方式通過顯示裝置視覺地傳遞。在另一優(yōu)選的實(shí)施例中所述加速度測量裝置被構(gòu)造至少用于檢測在第一方向上的第一加速度分量和在第二方向上的第二加速度分量。第一方向是基于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的徑向方向并且第二方向是基于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的切向方向。由此可以通過簡單的方式檢測基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在另一有利的優(yōu)選實(shí)施例中所述加速度測量裝置被構(gòu)造用于檢測在三個(gè)不同方向上的三個(gè)加速度分量。所述控制裝置被構(gòu)造用于以三個(gè)加速度分量中的兩個(gè)為基礎(chǔ)執(zhí)行顯示裝置的控制并且在控制顯示裝置時(shí)不考慮三個(gè)加速度分量的另一加速度分量，其中三個(gè)加速度分量的另一加速度分量具有最小的調(diào)制或變化。在小調(diào)制時(shí)相關(guān)加速度分量的方向基本與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸一致，由此以可靠的且簡單的方式僅僅通過三個(gè)加速度分量中的兩個(gè)就可以執(zhí)行顯示裝置的控制。在另一優(yōu)選的實(shí)施例中所述顯示裝置包括由多個(gè)發(fā)光二極管組成的結(jié)構(gòu)。在此發(fā)光二極管可以例如尤其以行的形式設(shè)置。發(fā)光二極管的使用提供了成本有利地實(shí)現(xiàn)顯示裝置的可能性。除了上述的部件以外，裝置還可以具有其它部件。尤其考慮設(shè)置在基體上的磁場測量裝置，用于檢測基體的北極-南極取向。在此所述控制裝置被構(gòu)造用于附加地根據(jù)測得的基體的北極-南極取向控制顯示裝置。通過這種方式可以進(jìn)一步改進(jìn)顯示裝置的控制。


下面借助于附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖中圖1示出用于運(yùn)行設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基體上的顯示裝置的方法的流程圖；圖2示出具有顯示裝置、加速度測量裝置和控制裝置的溜溜球的示意圖；圖3示出圖2的旋轉(zhuǎn)的溜溜球的示意圖，其中通過顯示裝置給出視覺信息；圖4示出加速度分量的幾何圖解，它們可以通過溜溜球的加速度裝置測量；
圖5和6模擬溜溜球?qū)τ诓煌D(zhuǎn)方向的加速度分量的時(shí)間變化曲線；和圖7至10示出其它可能的具有顯示裝置、加速度測量裝置和控制裝置的基體的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出用于運(yùn)行設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基體上的顯示裝置的方法的流程圖。在該方法中，在步驟191中檢測在基體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在不同方向上的不同加速度分量。為此使用多軸的加速度測量裝置，它設(shè)置在基體上或者與基體連接，因此同樣處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述基體可以是一個(gè)物體，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)軸固定地預(yù)給定。變換地，基體也可以是可自由旋轉(zhuǎn)的物體，對于該物體不固定地預(yù)給定旋轉(zhuǎn)軸?？赡艿幕w示例還要在下面詳細(xì)描述。對于加速度測量裝置例如可以考慮多軸(尤其三軸)的微機(jī)械加速度傳感器。 備選地也可以設(shè)想使用多個(gè)單軸(和必要時(shí)具有相同結(jié)構(gòu))的加速度傳感器，它們這樣設(shè)置在基體上，使得可以檢測在不同方向上的加速度分量。在另一步驟192中分析處理在步驟191中檢測的加速度分量，由此表征基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者說求得基體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的特性。在此充分利用，在不同方向上檢測的加速度分量不僅受到在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力的影響，而且受到萬有引力或其方向的影響。因此在步驟192范圍內(nèi)除了基體旋轉(zhuǎn)速度或角速度以外也可以隨時(shí)檢測基體在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間相對于重力的(絕對)角方向。此外存在這種可能性，確定旋轉(zhuǎn)方向或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向。也可以求得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的其它特性，例如出現(xiàn)可能的擺動(dòng)或搖晃。這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)和特性在另一步驟193中還用于在基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間控制顯示裝置。例如能夠使通過顯示裝置再現(xiàn)的視覺信息例如字母、數(shù)字或其它標(biāo)識與基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步化。通過這種方式例如可以產(chǎn)生對于觀察者靜止的圖像，由此可以在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間很好地讀出所示的標(biāo)識。因?yàn)橥ㄟ^考慮不同的加速度分量可以相對準(zhǔn)確地檢測旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以可以以相應(yīng)的方式以高的精度或可靠性控制顯示裝置以產(chǎn)生所期望的視覺信息。在此檢測旋轉(zhuǎn)方向提供了優(yōu)點(diǎn)，即避免鏡像相反的光學(xué)圖像。圖2示出了裝置100的可能實(shí)施例，通過它可以執(zhí)行在圖1中所示的方法。該裝置100具有溜溜球形式的可旋轉(zhuǎn)基體110，它包括兩個(gè)通過中心短臂121連接的盤狀部件 120，下面稱為盤120。在中心短臂121上固定或纏繞繩子125。由此可以使基體110以常見的方式向上和向下運(yùn)動(dòng)，其中基體110附加地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(以交變的旋轉(zhuǎn)方向)。在基體110上或者在一個(gè)盤120上在正面上設(shè)置顯示裝置160。該顯示裝置160 具有多個(gè)發(fā)光二極管165，它們以行的形式設(shè)置在相關(guān)的盤120上。發(fā)光二極管165可以被構(gòu)造用于產(chǎn)生相同的顏色或者也產(chǎn)生不同的顏色。此外設(shè)有控制電子裝置或控制裝置170， 借助于它可以控制顯示裝置160或其發(fā)光二極管165。該控制裝置170設(shè)置在基體上的適合部位，并且可以如圖2所示例如集成地構(gòu)造在配有顯示裝置160的盤120中?？刂蒲b置 170與顯示裝置160或其發(fā)光二極管165通過相應(yīng)的導(dǎo)線或印制導(dǎo)體(未示出)電連接，并且具有存儲器(“圖像存儲器”)，在其中可以存放可通過顯示裝置160顯示的視覺的信息和圖像。此外所述裝置100具有設(shè)置在基體110上的多軸加速度傳感器180。該加速度傳感器180可以與基體110的(通過中心短臂121給定的)旋轉(zhuǎn)軸間隔距離地設(shè)置，并且同樣可以集成地構(gòu)成在配有顯示裝置160的盤120中。多軸加速度傳感器180被構(gòu)造用于檢測在不同方向上的加速度分量，并且將相應(yīng)的以及從屬于不同的加速度分量的輸出信號傳遞到控制裝置170。為此目的加速度傳感器180與控制裝置170通過相應(yīng)的導(dǎo)線或印制導(dǎo)體(未示出)電連接。借助于通過多軸加速度傳感器180檢測的加速度分量，所述控制裝置170可以對應(yīng)于上述步驟192表征基體110的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或求得基體110的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的特性(尤其是旋轉(zhuǎn)速度、角方向、轉(zhuǎn)向)，并且以此為基礎(chǔ)控制顯示裝置160或其發(fā)光二極管165，用于顯示在圖像存儲器中存放的信息。這包括例如從圖像存儲器中選擇與確定的角方向匹配的像素欄。示例地在圖3中示出這種控制。所述控制裝置170在此這樣與溜溜球110的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步地通過接通和斷開按照給定的順序使顯示裝置160的發(fā)光二極管165發(fā)光，使得對于觀察者而言盡管溜溜球110旋轉(zhuǎn)也以單詞“SCORE”的形式顯示出位置固定的或者說保持相同取向的視覺信息。為了顯示視覺信息激勵(lì)發(fā)光二極管165以產(chǎn)生相對較短的光脈沖。在此充分利用，人眼在時(shí)間上不再可能分辨在一定的頻率(一般60至65Hz)以下的光脈沖，即，人眼對于相關(guān)光脈沖的反應(yīng)在光脈沖已經(jīng)結(jié)束以后還停留更長的時(shí)間。因此許多以發(fā)光二極管 165在時(shí)間上先后產(chǎn)生的光脈沖可能使人眼感覺到，好像它們同時(shí)產(chǎn)生。因?yàn)榛w110附加地旋轉(zhuǎn)并且因而發(fā)光二極管165的布置基于觀察者的眼睛變化，所以產(chǎn)生對于人眼位置固定的組合的光圖案并由此產(chǎn)生所期望的視覺信息。如在圖2中借助箭頭“X”和“y”所示，加速度傳感器180可以是兩軸加速度傳感器，其被構(gòu)造用于檢測在徑向方向上的加速度分量ax以及用于檢測與之垂直的在切向方向上的加速度分量ay。在此，徑向方向χ和切向方向以基體110的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為參照。以兩個(gè)加速度分量ax、ay為基礎(chǔ)，控制裝置170能夠以簡單且精確的方式檢測基體110的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的特性和參數(shù)，例如其取向或角度位置、旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向，如下面更詳細(xì)地描述。圖4示出在徑向和切向方向上測得的加速度分量aX、ay連同減去下落加速度的萬有引力或重力加速度f的幾何視圖。這些量在圖4中在基體110的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間的一個(gè)示例時(shí)間點(diǎn)示出。還示出了徑向加速度ax與(減小的)萬有引力f之間的角度P，該角度表示加速度傳感器180以及由此基體110相對于萬有引力f的旋轉(zhuǎn)角度，因此可以被理解為基體110的(絕對)角度位置。加速度分量ax、ay(即它們的數(shù)值)和角度位置ρ與角速度或旋轉(zhuǎn)速度w和半徑r (旋轉(zhuǎn)軸線與加速度傳感器180之間的距離)通過以下公式相關(guān)聯(lián)ax = f*cosp+r*w2(1)ay = f*sinp(2)在此，徑向加速度分量ax的數(shù)值與加速度f和通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力(公式項(xiàng) r*w2)有關(guān)，而切向加速度分量ay的數(shù)值僅與加速度f有關(guān)。因此，基于公式(1)、⑵和測得的加速度分量ax、ay可以求得或反算出(當(dāng)前) 旋轉(zhuǎn)速度w和(當(dāng)前)角度位置P。此外給出以下可能根據(jù)加速度分量ax、ay或者其時(shí)間變化曲線確定旋轉(zhuǎn)方向。以此為基礎(chǔ)可以在溜溜球110中確定，是否存在向上或向下運(yùn)
7動(dòng)。為了舉例說明，圖5和圖6對于溜溜球在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上(圖5)和在與之相反的旋轉(zhuǎn)方向上(圖6)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)示出徑向和切向加速度分量ax、ay (以重力加速度g或 9. 81m/s2的單位給出)根據(jù)時(shí)間t的模擬變化曲線。對于模擬的溜溜球，質(zhì)量為0. 05kg,中心短臂的半徑為0. 01m，加速度傳感器到旋轉(zhuǎn)軸線的距離為0. 01m，有效慣性半徑為0. 02m, 并且慣性矩為0. 000(^kg*m2。兩個(gè)由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)正弦形的加速度分量ax，ay變化曲線隨著時(shí)間的增加具有更高的頻率，因?yàn)榱锪锴虻男D(zhuǎn)速度或角速度增加。徑向加速度分量ax與切向加速度分量ay 相比在中心也具有增加的變化曲線，這源于由于增加的旋轉(zhuǎn)速度而增加的離心力。在加速度分量ax，ay的正弦形變化曲線之間還分別存在相位移，其中相位移或其符號取決于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向。因此以此為基礎(chǔ)可以求得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向。例如在圖5的分量aX，ay的變化曲線中存在+90°的相位移，而在圖6的分量ax， ay的變化曲線中相位移為-90°。因此借助于不同的相位移或其符號可以識別相關(guān)溜溜球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向。例如由此可以實(shí)現(xiàn)可能性，確定當(dāng)切向分量ay在正方向(即正增加) 過零時(shí)徑向分量ax的數(shù)值相對于分量ax變化曲線的平均趨勢線是否是正的或負(fù)的，即ax 的變化曲線是否具有局部最大值或最小值。為了圖示，在圖5和6中示出切向分量ay的變化曲線的這種零點(diǎn)N。在圖5中徑向分量ax的變化曲線在這個(gè)位置具有局部最小值，而在圖6中具有局部最大值。通過圖2的裝置100的控制裝置170識別轉(zhuǎn)向提供了可能性，以所期望的取向通過顯示裝置160產(chǎn)生視覺信息或圖像，或者說避免鏡像相反的視圖。此外可以將控制裝置 170構(gòu)造用于對于不同的旋轉(zhuǎn)方向不同地控制顯示裝置160。例如能夠?qū)τ诓煌男D(zhuǎn)方向在顯示裝置160上顯示不同的內(nèi)容和/或更換顏色等。對于溜溜球110可以通過這種方式對于向上和向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不同的光學(xué)效果。代替兩軸地構(gòu)成圖2的裝置100的加速度傳感器180，加速度傳感器180也可以是三軸加速度傳感器，它檢測在三個(gè)不同(例如分別相互垂直)方向上的加速度分量。尤其可以這樣構(gòu)成這個(gè)加速度傳感器，除了在圖2中所示的徑向和切向的加速度分量ax，ay 以外還檢測與它們垂直的另外的分量。該另外的加速度分量(其方向基本可以與旋轉(zhuǎn)軸一致)例如可以不被控制裝置170考慮。備選地可以設(shè)想，由控制裝置170在分析處理旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)(附加地)考慮該另外的加速度分量，由此可能以更高的精度檢測運(yùn)動(dòng)。除了上述的參數(shù)以外所述控制裝置170可以借助于通過加速度傳感器180測得的加速度分量求得溜溜球110的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的其它參數(shù)。例如可以確定，溜溜球如何均勻地運(yùn)轉(zhuǎn)而沒有搖晃。例如也可以分析特殊的形體，例如線圈(Loops)。這些特性可以以適合的方式同樣通過顯示裝置160視覺地傳遞。在這個(gè)方面不僅可以借助于兩個(gè)不同的加速度分量 (例如ax和ay)而且可以借助于三個(gè)不同的加速度分量檢測這些特性，其中使用三個(gè)不同的加速度分量可能提供更高檢測精度的優(yōu)點(diǎn)。借助于下面的圖描述裝置的其它可能的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。涉及到上述的部件、特征、顯示裝置的可能運(yùn)行方式、方法步驟、優(yōu)點(diǎn)等的細(xì)節(jié)和以相應(yīng)的方式在下面的裝置中遇到或可以應(yīng)用的細(xì)節(jié)請參閱上面實(shí)施例。圖7示出另一裝置101，它包括一個(gè)球111(例如足球或網(wǎng)球)作為可旋轉(zhuǎn)基體。與上述的溜溜球110不同，該球111可以置于任意的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，S卩，旋轉(zhuǎn)軸不是固定給定的。 重新設(shè)置有一個(gè)多軸或三軸的加速度傳感器180和控制裝置170，它們可以設(shè)置在球111上或球111外套內(nèi)部。球111還配有顯示裝置161，它包括許多以行的形式設(shè)置在球111上并且圓周側(cè)地包圍球111的發(fā)光二極管165。這些發(fā)光二極管例如如圖7所示以赤道或子午線的形式設(shè)置在球111上。在圖7的裝置101中可以規(guī)定，加速度傳感器180在球111旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)檢測三個(gè)不同方向上的加速度分量。以三個(gè)加速度分量為基礎(chǔ)控制裝置170可以表征球111的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即，尤其求得旋轉(zhuǎn)速度、相對于萬有引力的取向或角方向和轉(zhuǎn)向。以此為基礎(chǔ)控制裝置170可以控制顯示裝置161的發(fā)光二極管165，用于給出視覺信息，例如產(chǎn)生靜止圖像。備選地存在這種可能性，所述控制裝置170為了控制顯示裝置161僅僅使用三個(gè)加速度分量中的兩個(gè)分量。在此可以規(guī)定，所述控制裝置170(首先)檢測各加速度分量的調(diào)制或時(shí)間上的變化，并且相互比較它們。如果一個(gè)加速度分量的調(diào)制小于另兩個(gè)加速度分量的調(diào)制，可以假設(shè)，相關(guān)加速度分量的方向基本與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸線一致。因此所述控制裝置170可以通過可靠且簡單的方式僅僅借助于兩個(gè)其它(和具有更大調(diào)制的)加速度分量執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的表征并因此執(zhí)行顯示裝置161的控制。在這個(gè)方面還可以規(guī)定，只有當(dāng)其中一個(gè)加速度分量的調(diào)制小于給定的極限值的時(shí)候，所述控制裝置170才以僅僅兩個(gè)加速度分量為基礎(chǔ)控制顯示裝置161。在極限值被超過時(shí)控制裝置170可以重新使用所有三個(gè)加速度分量來控制顯示裝置161。圖8示出具有也稱為“魔棒”的桿狀基體112的裝置102的另一實(shí)施例。借助于兩個(gè)手桿127可以往復(fù)撞擊或旋轉(zhuǎn)基體112，以及扔到空中然后再接住。此外設(shè)置有一個(gè)多軸或三軸的加速度傳感器180和控制裝置170，它們設(shè)置在桿狀基體112的上或內(nèi)部。該基體112還配有顯示裝置162，它包括例如多個(gè)以行的形式設(shè)置在基體112上的發(fā)光二極管 165。發(fā)光二極管165可以如圖8所示位于半桿的區(qū)域中，或者也可以選擇在基體112的整個(gè)長度上延伸。也能夠使基體112例如具有多行發(fā)光二極管165，它們相互錯(cuò)開地圍繞基體 112的圓周設(shè)置。在裝置102的游戲運(yùn)行中加速度傳感器180在基體112旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可以檢測在不同方向上的加速度分量，并且傳遞相應(yīng)的信號到控制裝置170。以測得的加速度分量為基礎(chǔ)，所述控制裝置170能夠表征基體112的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并以此為基礎(chǔ)相應(yīng)地控制顯示裝置 162的發(fā)光二極管165，用于再現(xiàn)視覺信息。圖9示出裝置103的另一實(shí)施例，它也稱為“空竹(Diabolo) ”。該裝置103具有可旋轉(zhuǎn)基體113，它包括兩個(gè)半圓形的半殼130。半殼130通過一個(gè)軸或短臂131相互連接。 此外設(shè)有一根繩135，它的端部分別固定在手桿137上，并且基體113可以通過短臂131放置在繩上。通過繩135的運(yùn)動(dòng)可以使基體113圍繞其縱軸線置于旋轉(zhuǎn)。也可以借助于繩 135將(旋轉(zhuǎn)的)基體113拋到空中，然后再接住。在裝置103中也設(shè)有一個(gè)多軸或三軸的加速度傳感器180和一個(gè)控制裝置170， 例如在兩個(gè)半殼130的一個(gè)半殼上或內(nèi)部。基體113或其中一個(gè)半殼130還配有顯示裝置 163，它包括多個(gè)以行形式設(shè)置的發(fā)光二極管165。在裝置103的游戲運(yùn)行中加速度傳感器 180在基體113旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可以檢測在不同方向上的加速度分量。以測得的加速度分量為基礎(chǔ)所述控制裝置170可以表征基體113的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且為了再現(xiàn)視覺信息相應(yīng)地控制顯示裝置162的發(fā)光二極管165。圖10示出裝置104的另一可能的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)可以安置在自行車車輪 140上的保持裝置114形式的基體。車輪140具有輪輻141，其中保持裝置114可以固定在一個(gè)或多個(gè)輪輻141上。車輪140例如可以是前輪，它如圖10所示可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在輪叉150 上。在保持裝置114上或內(nèi)部設(shè)置有多軸的加速度傳感器180和控制裝置170。保持裝置 114還具有顯示裝置164，它包括許多以行形式設(shè)置在保持裝置114上的發(fā)光二極管165。在車輪140旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)保持裝置114也處于相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中通過加速度傳感器180可以檢測在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的加速度的不同分量。以測得的加速度分量為基礎(chǔ)， 控制裝置170可以表征保持裝置114或車輪140的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且為了再現(xiàn)視覺信息相應(yīng)地控制顯示裝置164的發(fā)光二極管165。因?yàn)榭刂蒲b置170也可以識別轉(zhuǎn)動(dòng)方向或區(qū)別相關(guān)自行車的向前運(yùn)動(dòng)或向后運(yùn)動(dòng)，所以可以避免通過顯示裝置164顯示鏡像相反的視圖。借助于圖解釋的實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選或示例的實(shí)施例。代替所述的實(shí)施例可以設(shè)想其它實(shí)施例，它們可以包括所述特征的其它變化或組合。一個(gè)可能的變化例如在于，發(fā)光二極管165設(shè)置在基體的多個(gè)分區(qū)域上。例如可以規(guī)定，在圖2的溜溜球110中發(fā)光二極管165設(shè)置在兩個(gè)盤120上，用于在兩個(gè)側(cè)面或者正面和背面上產(chǎn)生視覺信息。在圖7中所示的球111可以這樣變化，使得發(fā)光二極管165除了赤道以外也以多個(gè)子午線的形式設(shè)置。此外在由發(fā)光二極管165構(gòu)造的顯示裝置中可以使發(fā)光二極管165代替行以其它形式設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基體上。例如可以考慮大面積或全面積地布置發(fā)光二極管165。例如在圖2的溜溜球110中可以使盤120全面積地配有發(fā)光二極管165。例如也可以在圖7的球 111的表面或外套上大面積地設(shè)置發(fā)光二極管165。代替發(fā)光二極管165可以以其它方式實(shí)現(xiàn)可控的并且設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基體上的顯示裝置。例如考慮LCD顯示器(液晶顯示器)形式的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，其中顯示器同樣根據(jù)在基體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)檢測的加速度分量通過上述方式控制。在此也可以使通過顯示器產(chǎn)生的視覺信息與基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步化。此外給出可能性顯示裝置與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)這樣同步化，使得代替靜止圖像通過相關(guān)的顯示裝置再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)圖像或動(dòng)畫。在這個(gè)方面也可以設(shè)想，對于不同的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置不同的視覺效果，即例如不同的內(nèi)容和/或顏色，也包括不同的動(dòng)畫。在借助于圖5和6示例描述的轉(zhuǎn)動(dòng)方向方面存在這種可能性，以其它方式確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向。因此代替切向分量ay變化曲線在正向上的過零也可以調(diào)整為分量ay在負(fù)向(即負(fù)增加)上過零，并且檢查徑向分量ax在該部位出現(xiàn)的局部最大值或最小值。借助于其它標(biāo)準(zhǔn)(例如檢查ax在ay的極值上的增加)也能夠?qū)崿F(xiàn)分析處理。此外為了獲得轉(zhuǎn)動(dòng)方向也可以考慮三個(gè)測得的加速度分量隨時(shí)間的變化曲線。在可以檢測加速度分量的方向方面可以設(shè)置變化。因此代替切向和徑向的方向也可以在其它方向檢測(兩個(gè))加速度分量。此外存在可能性，加速度測量裝置或多軸的加速度傳感器不與基體旋轉(zhuǎn)軸線間隔地、而是設(shè)置在緊靠旋轉(zhuǎn)軸線的區(qū)域中。在這種擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中也可以以在不同方向上檢測的加速度分量為基礎(chǔ)表征相關(guān)基體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并以此為基礎(chǔ)控制顯示裝置。
在這個(gè)方面例如可以這樣改變圖2的溜溜球110，使得加速度傳感器180設(shè)置在中心短臂121內(nèi)部或中心短臂區(qū)域中。在此上述的公式(1)簡化為ax = f*cosp(3)S卩，徑向分量ax的數(shù)值也僅僅取決于(減小的)重力加速度f。同樣在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的分析處理方面或者在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的(其它)特性的求得方面可以設(shè)想變化。例如可以檢測旋轉(zhuǎn)方向變化的次數(shù)，以便以適合的形式通過顯示裝置視覺地傳遞該次數(shù)。這尤其在圖2的溜溜球110中可以設(shè)想，用于例如通過顯示裝置160視覺地再現(xiàn)向上和向下運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。此外所展示的方式不局限于所述和所示的基體，而是可以以相應(yīng)的方式應(yīng)用到其它自由運(yùn)動(dòng)的、與其它裝置連接的、或者可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在其它裝置上的基體。例如輪轂蓋和風(fēng)輪與設(shè)置在其上的顯示裝置。此外要指出，對于基體可以設(shè)置不同于所述和所示的部件。例如用于產(chǎn)生能量的裝置尤其是電池。此外也可以設(shè)置相應(yīng)的接口或無線接口，以便能夠從設(shè)置在基體上的控制裝置或從屬的圖像存儲器得到相應(yīng)的圖像信息。也可以選擇使用固定編程的圖像存儲器，由此可以放棄這種接口。此外可以規(guī)定，視覺的信息不僅取決于檢測的加速度分量，而是附加地也取決于其它參數(shù)。例如考慮與位置有關(guān)的圖像。在這方面例如可以在基體上設(shè)有用于接收位置信號的接收器(例如GPS接收器)，用于附加地根據(jù)借助于位置信號求得的基體位置控制顯示裝置。圖7的球111例如也可以是一個(gè)足球，它配有相應(yīng)的用于位置信號的接收器，用于識別進(jìn)門，并以此為基礎(chǔ)相應(yīng)地控制顯示裝置161。另一考慮的可以設(shè)置在基體上的部件或裝置是單軸或多軸的磁場測量裝置或磁場傳感器(“羅盤”)，借助于它可以確定磁的北極方向并由此確定基體的北極-南極方向。 在此可以規(guī)定，對于加速度測量裝置的信號附加地由控制裝置在控制顯示裝置時(shí)考慮這種磁場傳感器的測量信號，用于改進(jìn)顯示裝置的控制。在這種擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中尤其給出可能性，在基體自由或基本自由的情況下(例如在萬有引力沒有或只有微小影響出現(xiàn)在加速度測量裝置上時(shí))能夠可靠或精確地控制顯示裝置。在圖7的球111中繪出這種(可選擇的)磁場測量裝置119。其它的基體同樣可以配有這種裝置。此外可以設(shè)想，對于可旋轉(zhuǎn)基體(在其上設(shè)置(至少)一個(gè)顯示裝置和加速度測量裝置)不在基體上設(shè)置從屬的且用于控制顯示裝置的控制裝置。在這方面可以將加速度測量裝置(和可能的磁場傳感器)的輸出信號例如通過無線電傳遞到控制裝置。這以相同的方式適用于從控制裝置傳遞控制信號到顯示裝置。
權(quán)利要求
1.裝置(100，101，102，103，104)，具有一可旋轉(zhuǎn)的基體(110，111，112，113，114)，一設(shè)置在所述基體(110，111，112，113，114)上的顯示裝置(161，162，163，164)，一設(shè)置在所述基體(110，111，112，113，114)上的加速度測量裝置(180)，用于檢測在所述基體(110，111，112，113，114)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度，和一控制裝置(170)，用于根據(jù)通過所述加速度測量裝置(180)檢測到的加速度來控制所述顯示裝置(161，162，163，164)，其特征在于，所述加速度測量裝置(180)多軸地構(gòu)成，以便檢測所述加速度在不同方向上的不同分量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述控制裝置(170)被構(gòu)造用于這樣控制所述顯示裝置(161，162，163，164)，使得通過所述顯示裝置(161，162，163，164)示出的視覺信息與所述基體(110，111，112，113，114)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步化。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述控制裝置(170)被構(gòu)造用于以通過所述加速度測量裝置(180)檢測到的加速度分量為基礎(chǔ)求得所述基體(110，111，112， 113，114)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述控制裝置(170)被構(gòu)造用于對于不同的旋轉(zhuǎn)方向不同地控制所述顯示裝置(161，162，163，164)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其中，所述控制裝置(170)被構(gòu)造用于以通過所述加速度測量裝置(180)檢測到的加速度分量為基礎(chǔ)求得所述基體(110，111，112，113，114) 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的其它特性。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加速度測量裝置(180)被構(gòu)造至少用于檢測在第一方向上的第一加速度分量(ax)和在第二方向上的第二加速度分量 (ay)，其中，所述第一方向是以所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為參照的徑向方向并且所述第二方向是以所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為參照的切向方向。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加速度測量裝置(180)被構(gòu)造用于檢測在三個(gè)不同方向上的三個(gè)加速度分量，并且所述控制裝置(170)被構(gòu)造用于以三個(gè)加速度分量中的兩個(gè)為基礎(chǔ)執(zhí)行所述顯示裝置(161，162，163，164)的控制并且在控制所述顯示裝置(161，162，163，164)時(shí)不考慮三個(gè)加速度分量中的另一個(gè)加速度分量，三個(gè)加速度分量中的所述另一個(gè)加速度分量具有最小的調(diào)制。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述顯示裝置(161，162，163，164)包括由多個(gè)發(fā)光二極管(16 組成的結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光二極管(16 尤其以行的形式設(shè)置。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，還具有一設(shè)置在所述基體(111)上的磁場測量裝置(119)，用于檢測所述基體(111)的北極-南極取向，其中，所述控制裝置(170)被構(gòu)造用于附加地根據(jù)所述基體(111)的檢測到的北極-南極取向來控制所述顯示裝置(161)。
10.用于運(yùn)行設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)的基體(110，111，112，113，114)上的顯示裝置(161，162， 163，164)的方法，其特征在于方法步驟通過一與所述基體(110，111，112，113，114)連接的多軸加速度測量裝置(180)檢測在所述基體(110，111，112，113，114)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的加速度在不同方向上的不同分量，和根據(jù)通過所述加速度測量裝置(180)檢測到的加速度分量控制所述顯示裝置(161，·162，163，164)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置(100，101，102，103，104)，具有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)基體(110，111，112，113，114)、一個(gè)設(shè)置在基體(110，111，112，113，114)上的顯示裝置(161，162，163，164)、一個(gè)設(shè)置在基體(110，111，112，113，114)上的用于檢測在基體(110，111，112，113，114)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度的加速度測量裝置(180)和一個(gè)用于根據(jù)通過加速度測量裝置(180)檢測到的加速度控制顯示裝置(161，162，163，164)的控制裝置(170)。所述加速度測量裝置(180)多軸地構(gòu)成，以便檢測加速度在不同方向上的不同分量。本發(fā)明還涉及一種用于運(yùn)行設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基體(110，111，112，113，114)上的顯示裝置(161，162，163，164)的方法。
文檔編號G09F21/00GK102270416SQ20111015765
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者G·拉梅爾 申請人:羅伯特·博世有限公司