專利名稱：3d定位裝置的制作方法
3D定位裝置
相關(guān)申請
本申請涉及2005年7月1日提交的第60/696,034號(hào)美國臨時(shí)專利 申請并要求其優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及3D定位裝置，以及包括3D定位裝置的系統(tǒng)和方法。 與信息的通信相關(guān)的技術(shù)在過去的幾十年里有了迅速的發(fā)展。電 視、蜂窩電話、互聯(lián)網(wǎng)和光學(xué)通信技術(shù)(這里僅列出幾樣)結(jié)合起來 將消費(fèi)者淹沒在可得到的信息和娛樂選擇中。以電視為例，最近30 年來已經(jīng)引入了有線電視服務(wù)、衛(wèi)星電視服務(wù)、按次計(jì)費(fèi)電影和視頻 點(diǎn)播。然而，20世紀(jì)60年代的電視觀眾在他們的電視機(jī)上通常只能 夠接收到也許是四或五個(gè)無線TV頻道，今天的電視觀眾有機(jī)會(huì)在數(shù) 以百計(jì)和潛在的數(shù)以千計(jì)的節(jié)目和信息頻道中選擇。目前主要在旅館 等中使用的視頻點(diǎn)播技術(shù)提供了 一種用于從數(shù)以千計(jì)的電影節(jié)目單中 進(jìn)行家庭娛樂選擇的潛能。
為終端用戶提供那么多的信息和內(nèi)容的技術(shù)能力給系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員 和服務(wù)供應(yīng)商提供了機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。 一個(gè)挑戰(zhàn)是盡管終端用戶通常更愿 意擁有更多的選擇而不愿意選擇變小，但這種喜好與他們希望的即快 速又簡單的選擇處理所相背。不幸的是，終端用戶通過其來訪問J!某體 節(jié)目的系統(tǒng)和界面的發(fā)展使得選擇處理既不快又不簡單。再次考慮電 -見節(jié)目的實(shí)施方式。在電視處于初期時(shí)，確定看哪一個(gè)節(jié)目是相對簡 單的事情，這是因?yàn)榭蛇x擇的數(shù)目較少。人們可以查閱印制的節(jié)目指 南，該節(jié)目指南被格式化為例如一 系列的行和列，這些行和列顯示出 了在(1)鄰近的電視頻道、(2)被傳輸?shù)竭@些頻道的節(jié)目以及(3) 日期和時(shí)間之間的對應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)調(diào)諧鈕，電-見被調(diào)諧到所需的 頻道，并且觀眾觀看到所選"^的節(jié)目。在這之后，允許觀眾遠(yuǎn)距離調(diào)
諧電視的遙控控制裝置被引入。這種對用戶-電視交互的增添產(chǎn)生了 被稱為"頻道沖浪"的現(xiàn)象，借此，觀眾能夠迅速地觀看在大量頻道中 廣播的短片段，從而可以快速得知在任意給定的時(shí)間什么節(jié)目是可看 的。
盡管存在頻道的數(shù)量和可觀看的內(nèi)容急劇增加的事實(shí)，但通?？?得到的用于電視的用戶界面、控制設(shè)備選擇和架構(gòu)在過去的30年里沒 有改變太多。印制的節(jié)目指南仍然是用于傳遞節(jié)目信息的最流行的機(jī) 制。具有上下箭頭的多按鈕遙控器仍然是最流行的頻道/內(nèi)容選擇裝
置。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)TV用戶界面的人們對可得到的媒體內(nèi)容的增加的反 應(yīng)已經(jīng)成為現(xiàn)存的選擇處理和界面對象的直接延伸。這樣，印制的節(jié) 目指南中的行數(shù)被增加以容納更多的頻道。遙控裝置中的按鈕的數(shù)目 也^^皮增加以支持附加的功能和內(nèi)容處理，例如，^像圖1所示的那樣。 然而，這種方法大大增加了觀眾瀏覽可得到信息所需的時(shí)間和執(zhí)行選 擇所需動(dòng)作的復(fù)雜度。有爭議的是，現(xiàn)存界面的麻煩的本質(zhì)阻礙了一 些服務(wù)(例如視頻點(diǎn)播)的商業(yè)應(yīng)用，這是由于消費(fèi)者反對給在他們 看來已經(jīng)是太慢和太復(fù)雜的界面再增加復(fù)雜度的新服務(wù)。
除了在帶寬和內(nèi)容方面增加之外，技術(shù)的集成還加劇了用戶界面 的瓶頸問題。消費(fèi)者正在積極地做出反應(yīng)要選擇購買集成系統(tǒng)而不是 大量可分離組件。這種趨勢的一個(gè)實(shí)施方式是電視/VCR/DVD的組合， 其中的三個(gè)組成部分以前是三個(gè)獨(dú)立的組件，如今則作為一個(gè)集成單 元而被頻繁購買。這種趨勢會(huì)延續(xù)下去，潛在的最終結(jié)杲是目前在家 庭中可以找到的大部分(如果不是全部的話)通信設(shè)備將會(huì)組合在一 起作為集成單元，例如，電視/VCR/DVD/互聯(lián)網(wǎng)接入/收音機(jī)/立體聲 單元。即便是那些繼續(xù)購買分離組件的人們也會(huì)期望上述單獨(dú)組件的 無縫控制和這些分立組件之間的互相交互。隨著這種集成度的增長， 產(chǎn)生了使用戶界面更加復(fù)雜的潛在可能。例如，在所謂的"通用，，遙控 單元(例如TV遙控單元和VCR遙控單元功能的組合)被提出時(shí)，這 些通用遙控單元上的按鈕的數(shù)目通常地多于單個(gè)TV遙控單元或VCR 遙控單元上的按鈕數(shù)目。如果不能準(zhǔn)確地找到該遙控裝置中的正確按 鈕，這些增加了數(shù)目的按鈕和功能使人除了只能在控制TV或VCR的
最簡單的方面外很難控制其它任何事情。許多時(shí)候，這些通用的遙控 裝置不能提供足夠的按鈕以訪問某些TV所特有的許多層面上的控制 或特性。在這種情況下，仍然需要原始設(shè)備的遙控單元，并且由于集 成的復(fù)雜度導(dǎo)致的用戶界面問題，所以處理多遙控的最初爭論仍然存 在。
一些遙控單元通過增加可用專家命令編制的"軟，，按鈕解決了這個(gè)
問題。這些軟按鈕有時(shí)具有附隨的LCD顯示裝置來指示它們的動(dòng)作。 這種方式也具有缺陷，即，如果不將視線從TV轉(zhuǎn)移到遙控裝置，它 們就難以使用。這些遙控單元的另 一個(gè)缺陷是采用了多模式以試圖減 少按鈕個(gè)數(shù)。在這些"模式化"的通用遙控單元中，存在專門的按鈕來 選擇該遙控裝置是否與TV、 DVD播放器、有線機(jī)頂盒和VCR等通信。 這產(chǎn)生了許多使用性的問題，包括發(fā)送命令到錯(cuò)誤的裝置、迫使用戶 通過觀看遙控裝置來確信其是否處于正確的模式，并且它不能給多裝 置的集成提供任何的簡化。這些通用遙控單元的最大好處是它可通過 允許用戶將用于多個(gè)裝置的命令次序編制到遙控裝置中來提供一定的 集成度。這是一個(gè)較困難的任務(wù)，以至于許多用戶雇傭職業(yè)的安裝人 員來對他們的通用遙控單元進(jìn)行程序編制。
相對新類型的遙控裝置有時(shí)稱為"3D定位裝置"。"3D定位"一 詞在本文中指輸入裝置在例如顯示器前方空中三維(或更多維)移動(dòng) 的能力，以及用戶界面將這些動(dòng)作直接轉(zhuǎn)化為例如光標(biāo)在顯示屏上移 動(dòng)的用戶界面命令的相應(yīng)能力。在3D定位裝置和另一個(gè)裝置之間的 數(shù)據(jù)傳遞可無線地或通過將3D定位裝置連接于另一個(gè)裝置的電線實(shí) 現(xiàn)。因此"3D定位"不同于例如傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)定位技術(shù)，所述計(jì) 算機(jī)鼠標(biāo)定位技術(shù)使用例如桌子表面或鼠標(biāo)墊的表面作為代理表面， 通過該代理表面將鼠標(biāo)移動(dòng)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示屏上的光標(biāo)移動(dòng)。第 5,440,326號(hào)美國專利中介紹了 3D定位裝置的實(shí)施例。
'326專利中尤其描述了適用于作為定位裝置使用、以控制計(jì)算機(jī) 顯示器上的光標(biāo)位置的垂直陀螺儀。陀螺儀的核心處的電動(dòng)機(jī)由兩對 相互垂直的常平架懸掛于手持式控制器裝置，并由懸垂裝置象征性地 定向于其自旋軸。當(dāng)用戶操縱手持式控制器裝置時(shí)，電光軸角編碼器 檢測手持式控制器裝置的方向，并且得到的電輸出轉(zhuǎn)化計(jì)算機(jī)可用的
格式，以控制光標(biāo)在計(jì)算機(jī)顯示器屏幕上的移動(dòng)。然而，'326專利沒 有考慮到3D定位裝置可不同于傳統(tǒng)遙控裝置使用。
因此，期望提供一種考慮到使用情況、人機(jī)工程學(xué)、人體測量學(xué) 等而設(shè)計(jì)的3D定位器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)示例性實(shí)施方式，遙控裝置包括環(huán)形外殼以及至 少一個(gè)安裝在所述環(huán)形外殼內(nèi)的傳感器，所述傳感器用于檢測所述遙 控裝置的移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施方式，遙控裝置包括弓形外殼以及 至少一個(gè)安裝于所述弓形外殼內(nèi)的傳感器，所述傳感器用于檢測所述 遙控裝置的移動(dòng)。


以下附圖示出了本發(fā)明示例性的實(shí)施方式，其中 圖1示出了用于娛樂系統(tǒng)的傳統(tǒng)遙控單元；
圖2示出了一個(gè)坐著的人握持著根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的
環(huán)形的3D定位裝置；
圖3A到3B示出了手和手腕的四個(gè)主要移動(dòng)；
圖4A示出了用戶握持傳統(tǒng)的具有滾輪的兩按鈕鼠標(biāo)的側(cè)視圖4B示出了用戶握持根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的環(huán)形3D定位
裝置的側(cè)視圖4C示出了用戶握持根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的環(huán)形3D定位
裝置的俯視圖4D示出了如何測量最大的手柄尺寸；
圖4E示出了對于不同年齡、性別和百分比的最大手柄尺寸；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的3D定位裝置和顯示器；
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的、具有橫截面尺寸變化的手
柄區(qū)的3D定位裝置；
圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的、圖6的3D定位裝置的最小
橫截面；
圖6C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的、圖6的3D定位裝置的最大 橫截面；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的環(huán)形3D定位裝置的平 衡和負(fù)重特征；
圖8A到8G示出了#4居本發(fā)明示例性實(shí)施方式的弓形的3D定位 裝置；
圖9A到9G示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施方式的弓形的 3D定位裝置；
圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的3D定位裝置的硬件架構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。在不同的附圖中，相同 或相似的元件用同一附圖標(biāo)號(hào)表示。此外，以下對本發(fā)明的詳細(xì)說明 并不是對本發(fā)明的限制。相反，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求來限 定的。
為了提供上下文以便于討論，考慮可在其中使用根據(jù)本發(fā)明示例 性實(shí)施方式的3D定位裝置的示例性環(huán)境。例如，如圖2所示，人可 坐在(或站在)電視220前方，將3D定位裝置200握持在她或他的 手中。3D定位裝置200可用于向在電視220上顯示的用戶界面提供例 如命令的輸入，以選擇用于顯示的各種媒體項(xiàng)。3D定位裝置200可以 無支持的方式使用，即，可在某個(gè)時(shí)間周期由用戶將其相對于電視220 移動(dòng)，以指向電視上顯示的各個(gè)用戶界面對象。
才艮據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，3D定位裝置200可具有環(huán)形的外殼 或主體，如圖2所示以及如下文所述。3D定位裝置200可具有或不具 有一個(gè)或多個(gè)按鈕、滾輪或其它用戶可啟動(dòng)的控制元件，用于提供用 戶輸入。不管3D定位裝置上具有的用戶可啟動(dòng)控制元件的數(shù)量和類 型，都對裝置200的移動(dòng)(例如三維或更多維)進(jìn)行檢測，并將其提 供為用戶輸入。例如，當(dāng)3D定位裝置200在不同位置之間移動(dòng)時(shí)，
由3D定位裝置內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感器(未示出)檢測該移動(dòng)，并將 其發(fā)送至電視220 (或例如機(jī)頂盒的相關(guān)系統(tǒng)組件(未示出))?？蓪?3D定位裝置200的移動(dòng)轉(zhuǎn)化為顯示在電視220上并用于與用戶界面相 互作用的光標(biāo)240的移動(dòng)。下面介紹通過引用并入本文的多個(gè)專利申 請中的、與可用于3D定位裝置200和用戶界面等的各種檢測技術(shù)相 關(guān)的各種細(xì)節(jié)。給出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的3D定位裝置的前述的一般使 用之后，在3D手持式裝置的開發(fā)中，應(yīng)該單獨(dú)地或一起地考慮大量 的不同因素。例如，裝置的外殼應(yīng)該有利于3D定位裝置在一個(gè)手中 的緊握或握持，手柄應(yīng)該優(yōu)化為目標(biāo)用戶群體的人體測量的尺寸數(shù)據(jù)， 裝置應(yīng)該可用于左手或右手，用戶可啟動(dòng)的控制元件(如果有的話) 應(yīng)該位于外殼上當(dāng)在空中移動(dòng)裝置時(shí)能啟動(dòng)的位置，并且當(dāng)裝置被握持時(shí)其重量應(yīng)該是感覺平衡的。此外，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式， 3D定位裝置的外殼和/或手柄的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到握持裝置時(shí)(例如前 述的無支持應(yīng)用)手腕、手和手臂的位置，而有利于裝置的低疲勞操定位裝置設(shè)計(jì)的影響。 手柄根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施方式，3D定位裝置被設(shè)計(jì)成，通過將用 戶的力量最大化而使與握持該裝置相關(guān)聯(lián)的任何應(yīng)力達(dá)到最小的方式 使用戶緊握該3D定位裝置。考慮到，可用于握持遙控裝置的用戶力 量的百分比與用戶的手、手臂和手腕的旋轉(zhuǎn)角度是相關(guān)的。例如，如 圖3A所示，當(dāng)用戶的手腕旋轉(zhuǎn)沿著z軸右轉(zhuǎn)(尺骨側(cè)偏)或左轉(zhuǎn)(橈 骨側(cè)偏)時(shí)，他或她的手的力量相對于中間位置(neutral position ) ( 0 ° )可用的力量減少。同樣，當(dāng)用戶的手腕關(guān)于x軸相對于中間位置 (0° )"向上"或"向下"旋轉(zhuǎn)時(shí)，他或她的手的力量也減小(如圖 3B所示)。因此，為了減少與握持3D定位裝置相關(guān)聯(lián)的任何疲勞， 可期望通過對這種裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用戶可在盡可能接近于中間位置 的位置握持該裝置。在這點(diǎn)上，首先考慮用戶在無支持的3D應(yīng)用中可如何自然地握 持傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)。這種用法的示例如圖4A所示。其中，可 以看到，計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)400的普通(右手握持的)手柄將用戶的拇指放 置于計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)400的頂部表面上的控制區(qū)域上，而其它手指在裝置 的下部托住計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)400。通過這種手柄，用戶可使用他或她的拇 指啟動(dòng)按鈕或滾輪，而無需在計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)400上改變他或她的手柄。 然而，如圖4A所示，由于用戶的手"宛》走轉(zhuǎn)角度410，因此以這種方式 握持計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)400仍然會(huì)引起尺骨側(cè)偏。所示實(shí)施例中的尺骨側(cè)偏 測量為大約15度。由傳統(tǒng)的鼠標(biāo)設(shè)計(jì)產(chǎn)生的尺骨側(cè)偏的量對于傳統(tǒng)的 有支持的鼠標(biāo)定位應(yīng)用(例如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)400通常擱放在書桌或桌子 上)來說可能是顯著的也可能不是顯著的。然而，對于向可能在顯示 屏前方長時(shí)間三維(或更多維)地移動(dòng)裝置的用戶提供可舒適地握持 的3D定位裝置來說，以上考慮(或其它考慮)是重要的。因此，根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施方式，提供了用于3D定位裝置 的"電力手柄"設(shè)計(jì)，其考慮到手、手臂和手腕的位置以及其它產(chǎn)生 疲勞和簡易使用的考慮而設(shè)計(jì)。在本說明書中，"電力手柄，，指通過將 手腕保持在近似中間位置而使用戶的總體疲勞最小化的手柄。圖4B 中示出了可使手、手臂和手腕處于期望位置的示例性的電力手柄。以 自然的方式握持環(huán)形3D定位裝置200的用戶將通常以基本如圖所示 的方式握持裝置，從而具有較低的疲勞。環(huán)形3D定位裝置200的設(shè) 計(jì)特征使用戶用電力手柄握持3D定位裝置，所述設(shè)計(jì)特征例如外殼、 手柄和按4丑(如果有的話)的相對尺寸、形狀和/或位置。下面介紹這 些特征的協(xié)同工作。因此，例如，握持環(huán)形3D定位裝置200的用戶 將通常以這樣的方式握持裝置，即，他或她的手腕位置將呈現(xiàn)例如1 °或更少的尺骨側(cè)偏430，如圖4B所示。該裝置應(yīng)該有助于4吏手腕位 于接近中間位置的"正常使用"位置，即，相對于中間位置位于+8度 到-4度的小范圍內(nèi)。該范圍與引起最小疲勞的位置相關(guān)聯(lián)。與本發(fā)明某些示例性實(shí)施方式的環(huán)形外殼相關(guān)聯(lián)的各種特征有利 于用戶用電力手柄緊握裝置，所述特征例如人機(jī)工程學(xué)、人體測量學(xué)、 審美學(xué)設(shè)計(jì)以及內(nèi)部組件布置。對于手持式遙控裝置特別重要的一個(gè) 人體測量元素是手柄尺寸。可將最大手柄尺寸定義為例如可抓握并使 中指接觸拇指的最大的圓柱形，如圖4C所示。為了確定手持式遙控裝置200的適當(dāng)?shù)男螤畛叽?，最大和最小手柄尺寸都?yīng)該考慮。圖4D 中示出了對于不同年齡、性別和百分比的示例性的手柄尺寸。當(dāng)確定 3D定位裝置200上的例如按鈕、滾輪等的控制區(qū)域的位置和大小時(shí)， 還可認(rèn)為例如手指長度和手指寬度的附加數(shù)據(jù)是有用的。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，3D定位裝置200的手柄區(qū)可具有可 變的手柄尺寸，以適應(yīng)手小或手大的用戶。在此說明書中，交替地通 過其直徑或通過其周長對手柄區(qū)的厚度進(jìn)行描述。應(yīng)該注意到，在上 下文中，由于手柄區(qū)的橫截面可為圓形的、橢圓形的(卵形)或準(zhǔn)橢 圓形的，手柄區(qū)的"直徑"指與手柄橫截面形狀的周長等價(jià)的直徑。 例如，4艮據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，手柄區(qū)的對黃截面可具有28 mm ( 88 mm周長)到59mm( 185 mm周長)之間的范圍內(nèi)的直徑(或可選地， 等價(jià)的周長)。為了適用于5%的5歲男孩，29 mm的直徑相當(dāng)于91 mm 的周長。圖6B和6C的橫截面示出了更具體的但還是純粹示例性的實(shí) 施例，分別具有最小尺寸90mm (周長)和最大尺寸116mm (周長) 的手柄區(qū)。該示例性實(shí)施例示出了可用于圖4E所示的表中示出的用 于成人和兒童的大多數(shù)范圍的可能尺寸。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的其它示例性實(shí)施方式，也可使用其它的手柄區(qū)橫 截面尺寸。此外，本發(fā)明不限于具有可變尺寸的手柄區(qū)。了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的示例性的環(huán)形的3D定位裝置。其中，可根據(jù)例 如3D定位裝置500的x軸方位角(滾動(dòng)(roll) )、y軸高度(俯仰(pitch)) 和/或z軸方向(搖擺(yaw))的組合，限定3D定位裝置的用戶移動(dòng)。 此外，本發(fā)明的某些示例性實(shí)施方式還可測量3D定位裝置500沿x、 y和z軸的線性移動(dòng)，以生成光標(biāo)移動(dòng)或其它的用戶界面命令。盡管 其它的示例性實(shí)施方式將包括其它的物理配置，但是，在圖5的示例 性實(shí)施方式中，3D定位裝置500包括環(huán)形外殼501、兩個(gè)按4丑502和 504以及滾輪506和手柄507。包括按鈕502和504以及滾輪506的區(qū) 域508在本文中稱為"控制區(qū)域"508,其位于環(huán)形外殼501的外部部 分上。
如參照圖2#4居本發(fā)明的示例性實(shí)施方式所述，應(yīng)該預(yù)期到，3D 定位裝置500將由用戶在顯示器510的前方握持，并且3D定位裝置 500會(huì)將其運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為輸出，以與顯示在顯示器510上的信息相互作 用，例如在顯示器510上移動(dòng)光標(biāo)512。例如，可由3D定位裝置500 使用位于環(huán)形外殼501內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)慣性傳感器(未示出)檢測3D 定位裝置500關(guān)于y軸的旋轉(zhuǎn)，并將其轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)可用的輸出，以沿 著顯示器510的y2軸移動(dòng)光標(biāo)512。同樣，可由3D定位裝置500檢 測3D定位裝置500關(guān)于z軸的旋轉(zhuǎn)，并將其轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)可用的輸出， 以沿著顯示器510的X2軸移動(dòng)光標(biāo)512。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，3D定位裝置 500的輸出可用于以不同于(或除了 )光標(biāo)移動(dòng)之外的方式與顯示器 510 (例如電視或計(jì)算機(jī)監(jiān)控器)相互作用，例如，可控制光標(biāo)淡入、 音量或媒體傳送(播放、暫停、快進(jìn)或倒帶)、在顯示器的特定區(qū)域放 大或縮小。光標(biāo)可為可S見或不可視的。同樣，除了y軸和/或z軸旋轉(zhuǎn) 之外、或作為一種替代的選擇，可使用3D定位裝置600的關(guān)于其x 軸檢測到的旋轉(zhuǎn)，向用戶界面提供輸入。返回對手柄尺寸的電力手柄設(shè)計(jì)考慮，考慮圖6A-6C的示例性實(shí) 施方式。其中，應(yīng)該注意到，手柄區(qū)，例如將由用戶的手握持的3D 定位裝置的部分，包括形成手柄尺寸的兩個(gè)元件手柄區(qū)602以及環(huán) 形外殼604上附著手柄602的部分606。根據(jù)本發(fā)明的此示例性實(shí)施 方式，通過將手柄尺寸從較小手柄周長(如圖6B所示)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大 手柄周長(如圖6C所示)手柄區(qū)支持用于大范圍用戶的大范圍的人 體測量尺寸。較小手柄周長位于更接近控制區(qū)域608,以使手較小的 用戶能舒適地以電力手柄握持3D定位裝置600，同時(shí)允許其容易地實(shí) 現(xiàn)控制。類似地，手較大的用戶將在較大周長周圍的手柄區(qū)在離控制 區(qū)域608較遠(yuǎn)處抓握3D定位裝置600，而其較長的手指將自然地位于 接近控制區(qū)域608處，以便于使用該裝置。通常，用戶將他或她的手 放在手柄區(qū)，以使他或她的拇指可用于啟動(dòng)位于裝置頂部的按鈕。盡 管本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到還可使用包括上述值的其它值，但是，根 據(jù)此純粹示例性的實(shí)施方式，對于環(huán)形手持式遙控裝置600的最小的 手柄區(qū)橫截面(圖6B), 90mm的周長相當(dāng)于大約29mm的直徑，以 及對于最大的手柄橫截面(圖6C)，周長相當(dāng)于大約37mm的直徑。 圖6A中還示出了可選的光管610，當(dāng)3D裝置600啟動(dòng)時(shí)，光管 610可發(fā)光?？蛇x的光管610在手柄602對面位于環(huán)形主體604上， 并向用戶提供定位"引導(dǎo)"。根據(jù)3D定位裝置600內(nèi)使用的內(nèi)部電組 件/傳感器包(將在下文介紹的實(shí)施例)，由于裝置600實(shí)現(xiàn)的定位功 能可完全獨(dú)立于裝置方向，因此光管610可完全出于審美學(xué)的目的。 重量和平衡-除了尺寸和形狀之外，還應(yīng)該考慮根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的 3D定位裝置的重量和平衡。根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施方式，將3D定 位裝置600的重量設(shè)計(jì)為(使其重量元件分布為)，能夠通過將裝置的 y軸中心重心700設(shè)置于裝置的地理中心附近4妄近手柄602的中心部 分的外表面處，如圖7所示，而繞食指產(chǎn)生扭矩。這還有利于裝置的 左右手使用。當(dāng)用戶用電力手柄握持裝置時(shí)，裝置的重心離他或她的 手掌或手腕越近，用戶感覺到的裝置就越輕。例如，此實(shí)施例中占該 裝置大約30%重量的電池802可布置于手柄區(qū)上用戶的手心將居中地 擱放在中指上的區(qū)域。這種布置允許用戶的手保持接近于手柄的重量， 并且如果重量延伸到手掌區(qū)域外，則減少可能的扭矩和增加的力。類 似地，沿著x軸，3D定位裝置600的重量應(yīng)該盡可能均勻地分布，以 防止頂部或底部感覺;f艮重，如果頂部或底部感覺很重，則可需要用戶 使用更大力量抓握以保持中間位置。根據(jù)示例性的實(shí)施方式，整個(gè)裝 置的重量可為6盎司或更少。通過本文介紹的重量和平衡設(shè)計(jì)方案，環(huán)形外殼601可容易地?cái)R 放("懸掛")在用戶的食指上，作為用戶用電力手柄握持裝置的一種 替代選擇。通過在外殼601的內(nèi)側(cè)提供凹口或凹陷可促進(jìn)裝置的使用， 例如通過如半徑數(shù)字602所示使手柄的一部分彎曲?？刂茀^(qū)域如前所述，控制區(qū)域508、 608包括一個(gè)或多個(gè)用戶可啟動(dòng)的控制 元件，例如按鈕、滾輪(其也可為按鈕)等，所述控制元件使用戶除 了定位由3D定位裝置600內(nèi)部的傳感器收集的信息之外，還能夠輸 入數(shù)據(jù)。這些控制元件可映射于基于3D定位裝置600的特定'應(yīng)用的
各種功能，例如后退、前進(jìn)、選擇、向上、向下、放大、縮小、滾動(dòng)等?？刂茀^(qū)域508、 509內(nèi)的用戶可啟動(dòng)的控制元件應(yīng)該設(shè)置于環(huán)形外 殼501、 604的外部部分，并且其大小應(yīng)該適合于預(yù)定用戶人群的手的 大小的范圍。這就使得控制元件布置在當(dāng)裝置維持在手、手腕和手臂 的中間位置時(shí)，用戶的拇指能自然地?cái)R放在裝置上的位置。控制元件優(yōu)選地對稱布置在控制區(qū)域內(nèi)，以有利于右手或左手握 持的用戶的操作。因此還可對控制區(qū)域內(nèi)的控制元件的功能進(jìn)行配置。 例如，如果控制區(qū)域包括兩個(gè)按鈕以及滾輪，則一個(gè)按鈕可與"后退，， 功能相關(guān)聯(lián)，另一個(gè)按鈕可與"選擇"功能相關(guān)聯(lián)。將左側(cè)按鈕502 或右側(cè)按鈕504指定為與3D定位裝置500通信的用戶界面上的"后 退"功能的這一指定是可配置的，以適應(yīng)用戶的偏好。例如，默認(rèn)配 置可規(guī)定，左側(cè)按鈕502 (即，控制區(qū)域508內(nèi)、右手握持的用戶的 拇指將自然地放置的位置，如圖4C所示)與右手握持的用戶最經(jīng)常 使用的例如"選擇"功能的界面命令相關(guān)聯(lián)。相反，對于左手握持的 用戶，默認(rèn)配置可使右側(cè)按鈕504與最經(jīng)常使用的界面命令相關(guān)聯(lián)。 優(yōu)選地，在3D定位裝置的正常操作中使用的全部用戶可啟動(dòng)的控制 元件對于用戶都是可操作的，而無需用戶重新抓握或重新布置該裝置， 例如，3口圖4C和圖5所示?？蛇x的外殼形狀的3D定位裝置。然而，本發(fā)明并不限于此。根據(jù)本發(fā)明其它的示例 性實(shí)施方式，外殼的形狀不必為封閉的，例如，其可為C形或半圓形， 分別如圖8A-8G和9A-9G所示，或者為矩形、三角形等。在本說明書 中，"環(huán)形外殼"指完全封閉的外殼，而"弓形外殼'，指具有兩端的外 殼。環(huán)形外殼可為圓形、橢圓形或其它任何形狀。弓形外殼可為C形、 半圓形、橢圓的一部分或其它^f壬何形狀。不管外殼的形狀如何，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的3D定位裝 置將包括以下全部或部分特征，即，其它人機(jī)工程學(xué)的、人體測量的、 美學(xué)的、建筑上的設(shè)計(jì)以及上文中介紹的包括環(huán)形外殼的示例性實(shí)施 方式的內(nèi)部組件布置。例如，如圖8A-8G和9A-9G所示，3D定位裝
置的手柄區(qū)如上所述具有變化的厚度以適應(yīng)手小和手大的用戶。對于純粹示例性的實(shí)施例，這些弓形外殼提供相當(dāng)于大約30 mm直徑的最 小手柄區(qū)橫截面周長、以及相當(dāng)于大約45mm直徑的最大手柄區(qū)橫截 面周長。內(nèi)部傳感器和其它組件圖10示出了位于環(huán)形外殼601或圖8A-9G的弓形外殼的內(nèi)側(cè)的 電路的高層示例性硬件架構(gòu)。其中，處理器1000與3D定位裝置600 的其它元件通信，包括滾輪1002、測試/編程連接器1004、發(fā)光二極 管(LED) 1006、開關(guān)矩陣1008、紅外發(fā)光二極管(IRLED)和光探 測器1010、傳感器1012以及收發(fā)器1016。滾輪1002是可選的輸入組 件，其使用戶能通過順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)滾輪1002向界面提供輸入。 測試/編程連接器1004向處理器提供編程和調(diào)試界面。LED 1006在例 如按下按鈕時(shí)向用戶提供視覺反饋。開關(guān)矩陣1008接收輸入，例如指 示3D定位裝置800上的按鈕已壓下或松開的指示，然后將該輸入傳 送給處理器IOOO。可提供可選的IR LED和光探測器1010，其使示例 性的3D定位裝置能發(fā)送IR碼并能從其它遙控裝置獲得IR碼。傳感 器1012向處理器IOOO提供例如如上所述關(guān)于3D定位裝置的y軸或z 軸的讀數(shù)。收發(fā)器1016用于向3D定位裝置600發(fā)送信息，或?qū)⑿畔?從3D定位裝置600發(fā)送至例如系統(tǒng)控制器或與計(jì)算機(jī)相關(guān)耳關(guān)的處理 器。收發(fā)器1016可為無線收發(fā)器，例如根據(jù)如藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)或用于短程無 線通信或紅外收發(fā)器的其它RF技術(shù)操作。作為一種選擇，3D定位裝 置600可通過電線連接與系統(tǒng)通信。注意到，該架構(gòu)是純粹示例性的， 且本文描述的和請求保護(hù)的3D定位裝置可使用不同的架構(gòu)和不同的 傳感器來形，例如，如磁力計(jì)的非慣性傳感器。對于感興趣的讀者，可在分別題為"用于去除3D定位裝置的無 意識(shí)移動(dòng)的方法和裝置 (Methods and Devices for Removing Unintentional Movement in 3D Pointing Devices )，，、"具有傾斜補(bǔ)償和 改良的可用性的3D定位裝置(3D Pointing Devices with Tilt Compensation and Improved Usability )，，、"用于基于顫動(dòng)識(shí)別用戶的 方法和裝置(Methods and Devices for Identifying Users Based on Tremor )，，和"3D定位裝置和方法(3D Pointing Devices and Methods )，， 的第11/119,987、 11/119,719、 11/119,688和11/119,663號(hào)美國專利申 請中得到與3D定位裝置600的示例性內(nèi)部功能相關(guān)聯(lián)的示例性硬件 或軟件的更多詳細(xì)資料，以上專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。 此外，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的3D定位裝置可與可縮放圖 形用戶界面結(jié)合使用。感興趣的讀者可在2004年1月30日提交的題 為"用于組織、選擇和啟動(dòng)媒體項(xiàng)的、具有可縮放圖形用戶界面的控 制架構(gòu)(A Control Framework with a Zoomable Graphical User Interface for Organizing, Selecting and Launching Media Items )，， 的第10/768,432 號(hào)美國專利申請中得到關(guān)于可縮放圖形用戶界面的更多信息，該專利 申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。而不是限制性的。因此本發(fā)明在詳細(xì)的實(shí)施上能具有多種變體，這些 變體可由本領(lǐng)域技術(shù)人員從本文的說明中得出。如下文的權(quán)利要求所述，認(rèn)為全部這些變體和修改都在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。除非明確 說明，否則本發(fā)明的說明書中使用的元素、動(dòng)作、或指示都不應(yīng)被解 釋為對本發(fā)明是決定的或本質(zhì)的。同樣，本文使用的"一個(gè)"趨向于 包括一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目。
權(quán)利要求
1.一種遙控裝置，包括環(huán)形外殼；以及至少一個(gè)傳感器，其安裝于所述環(huán)形外殼內(nèi)，用于檢測所述遙控裝置的移動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的遙控裝置，其中，當(dāng)用戶握持所述遙控裝 置時(shí)，所述環(huán)形外殼適用于使所述用戶的手臂、手和手腕基本位于中 間位置。
3. 如權(quán)利要求1所述的遙控裝置，進(jìn)一步包括 手柄，其附著于所述環(huán)形外殼的一部分的內(nèi)側(cè)。
4. 如;f又利要求3所述的遙控裝置，其中，所述手柄和所述環(huán)形外 殼的所述一部分共同構(gòu)成手柄區(qū)，所述手柄區(qū)具有至少一個(gè)預(yù)定的周 長和至少 一個(gè)預(yù)定的直徑。
5. 如權(quán)利要求4所述的遙控裝置，其中，所述至少一個(gè)預(yù)定的周 長相當(dāng)于最大值在28 mm到59 mm范圍內(nèi)的直徑。
6. 如權(quán)利要求4所述的遙控裝置，其中，所述至少一個(gè)預(yù)定的直 徑或可選的形狀具有最小值為12 mm的半徑或混合表面。
7. 如權(quán)利要求4所述的遙控裝置，其中，所述至少一個(gè)預(yù)定的周 長沿著所述手柄區(qū)的至少一部分變化。
8. 如權(quán)利要求7所述的遙控裝置，其中，所述至少一個(gè)預(yù)定的周 長從87-100 mm范圍內(nèi)的最小周長到115-150 mm范圍內(nèi)的最大周長 變化。
9. 如權(quán)利要求8所述的遙控裝置，其中，所述最小周長為90mm, 所述最大周長為130 mm。
10. 如權(quán)利要求4所述的遙控裝置，其中，所述手柄區(qū)具有形狀 為圓形、橢圓形或基本為橢圓形的橫截面區(qū)域。
11. 如權(quán)利要求1所述的遙控裝置，進(jìn)一步包括控制區(qū)域，其位于所述環(huán)形外殼的外部部分，所述控制區(qū)域包括 至少一個(gè)用戶可啟動(dòng)的控制元件。
12. 如權(quán)利要求11所述的遙控裝置，其中所述至少一個(gè)用戶可啟 動(dòng)的控制元件包括兩個(gè)按鈕以及滾輪。
13. 如權(quán)利要求11所述的遙控裝置，其中所述環(huán)形外殼的所述外 部部分位于接近于所述遙控裝置的手柄部分。
14. 如權(quán)利要求13所述的遙控裝置，其中，當(dāng)所述用戶通過所述 手柄部分握持所述遙控裝置時(shí)，所述環(huán)形外殼的所述外部部分相對于 所述遙控裝置的所述手柄部分的位置使用戶的手指能自然地?cái)R放在接 近所述至少一個(gè)用戶可啟動(dòng)的控制元件處。
15. 如權(quán)利要求1所述的遙控裝置，其中所述遙控裝置的元件分 布在所述環(huán)形外殼的周圍，以使所述遙控裝置的重力的中心接近于所 述遙控裝置的手柄區(qū)。
16. 如權(quán)利要求1所述的遙控裝置，其中所述遙控裝置是3D定 位裝置。
17. —種遙控裝置，包括 弓形外殼；以及至少一個(gè)傳感器，其安裝于所述弓形外殼內(nèi)，用于檢測所述遙控 裝置的移動(dòng)。
18. 如權(quán)利要求17所述的遙控裝置，其中，當(dāng)用戶握持所述遙控 裝置時(shí)，所述弓形外殼適用于使所述用戶的手臂、手和手腕基本位于 中間位置。
19. 如權(quán)利要求17所述的遙控裝置，進(jìn)一步包括 手柄，其附著于所述弓形外殼的一部分的內(nèi)側(cè)。
20. 如權(quán)利要求19所述的遙控裝置，其中，所述手柄和所述弓形 外殼的所述一部分共同構(gòu)成手柄區(qū)，所述手柄區(qū)具有至少一個(gè)預(yù)定的 周長和至少一個(gè)預(yù)定的直徑。
21. 如權(quán)利要求20所述的遙控裝置，其中，所述至少一個(gè)預(yù)定的 周長相當(dāng)于最大值在28 mm到59 mm范圍內(nèi)的直徑。
22. 如權(quán)利要求20所述的遙控裝置，其中，所述至少一個(gè)預(yù)定的 直徑或可選的形狀具有最小值為12 mm的半徑或混合表面。
23. 如權(quán)利要求20所述的遙控裝置，其中，所述至少一個(gè)預(yù)定的 周長沿著所述手柄區(qū)的至少一部分變化。
24. 如權(quán)利要求23所述的遙控裝置，其中，所述至少一個(gè)預(yù)定的 周長從87-100 mm范圍內(nèi)的最小周長變化到115-150 mm范圍內(nèi)的最 大周長。
25. 如權(quán)利要求24所述的遙控裝置，其中，所述最小周長為90 mm，所述最大周長為130 mm。
26. 如權(quán)利要求20所述的遙控裝置，其中，所述手柄區(qū)具有形狀 為圓形、橢圓形或基本為橢圓形的橫截面區(qū)域。
27. 如權(quán)利要求17所述的遙控裝置，進(jìn)一步包括 控制區(qū)域，其位于所述弓形外殼的外部部分，所述控制區(qū)域包括至少一個(gè)用戶可啟動(dòng)的控制元件。
28. 如權(quán)利要求27所述的遙控裝置，其中所述至少一個(gè)用戶可啟 動(dòng)的控制元件包括兩個(gè)按鈕以及滾輪。
29. 如權(quán)利要求27所述的遙控裝置，其中所述弓形外殼的所述外 部部分位于接近于所述遙控裝置的手柄部分。
30. 如權(quán)利要求29所述的遙控裝置，其中，當(dāng)所述用戶通過所述 手柄部分握持所述遙控裝置時(shí)，所述弓形外殼的所述外部部分相對于 所述遙控裝置的所述手柄部分的位置使用戶的手指能自然地?cái)R放在接 近所述至少一個(gè)用戶可啟動(dòng)的控制元件處。
31. 如權(quán)利要求17所述的遙控裝置，其中所述遙控裝置的元件分 布在所述弓形外殼的周圍，以使所述遙控裝置的重力的中心接近于所 述遙控裝置的手柄區(qū)。
32. 如權(quán)利要求17所述的遙控裝置，其中所述遙控裝置是3D定 位裝置。
全文摘要
一種例如3D定位裝置的遙控裝置，其具有環(huán)形或弓形的外殼，以及至少一個(gè)安裝于所述外殼內(nèi)的傳感器，所述傳感器用于檢測所述遙控裝置的移動(dòng)，所述外殼適用于當(dāng)用戶握持遙控裝置時(shí)，使用戶的手臂、手和手腕基本處于中間位置。
文檔編號(hào)H04B10/00GK101213774SQ200680023922
公開日2008年7月2日 申請日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者丹尼爾·S·辛普金斯, 內(nèi)加爾·莫什里, 史蒂文·弗蘭澤, 弗蘭克·J·弗羅布萊斯基, 弗里德里克·格克, 查爾斯·W·K·格里東, 阿爾溫德·庫馬爾·古普塔 申請人:希爾克瑞斯特實(shí)驗(yàn)室公司