DE202005010368U1

DE202005010368U1 - Bildlaufvorrichtung

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Publication number: DE202005010368U1
Application number: DE202005010368U
Authority: DE
Original assignee: Logitech Europe SA
Current assignee: Logitech Europe SA
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2015-07-02
Also published as: US20060001657A1; US20090079693A1; US20090079711A1; CN2881779Y

Abstract

Steuervorrichtung zum Steuern von graphischen Objekten, die auf einem Monitor angezeigt werden, wobei die Steuervorrichtung umfaßt:
ein Gehäuse; und
eine Schiebervorrichtung, die an einem vorderen Teil des Gehäuses angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, den Bildlauf des graphischen Objekts auf dem Monitor zu steuern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Steuervorrichtungen und Steuerverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Steuervorrichtungen zum Steuern von graphischen Objekten, die auf einer Anzeige angezeigt werden.
Typische Steuervorrichtungen wie z.B. Mäuse und Rollkugeln, die dazu ausgelegt sind, graphische Objekte zu steuern, die auf Monitoren angezeigt werden, sehen typischerweise einen y-Bildlauf vor, es mißlingt ihnen jedoch, einen x-Bildlauf und z-Bildlauf vorzusehen. Der X-Bildlauf ist für graphische Objekte erwünscht, die nicht in die x-Abmessung eines Computermonitors passen. Typischerweise wird der x-Bildlauf durch Positionieren eines Zeigers auf einem Bildlaufbalken oder einer Bildlaufschaltfläche, der/die auf einem Computermonitor angezeigt wird, und Ziehen der Bildlaufleiste oder Drücken auf die Bildlaufschaltfläche gesteuert. Eine solche Steuerung des x-Bildlaufs erfordert eine Anzahl von Benutzereingriffen an einer Steuervorrichtung und einem Computer und ist an sich gewöhnlich langsam und mühselig. Außerdem ist ein z-Bildlauf zum Bewegen durch Bildebenen eines Bildes oder zum Vergrößern oder Schrumpfen von auf einem Monitor angezeigten Bildern erwünscht.
Andere Steuervorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, eine Bildlaufsteuerung bereitzustellen, umfassen Vorrichtungen, die in der US-Patentanmeldung Nr. 6 128 006, eingereicht am 3. Oktober 2000, mit dem Titel "Force Feedback Mouse Wheel And Other Control Wheels", im Besitz der Immersion Corporation, erörtert sind.
Was folglich erforderlich ist, sind neue Steuervorrichtungen und neue Steuerverfahren zum Steuern von graphischen Objekten, die auf einer Anzeige angezeigt werden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Steuervorrichtung zum Steuern von graphischen Objekten, die auf einem Computermonitor angezeigt werden, wird bereitgestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfaßt die Steuervorrichtung ein Gehäuse; einen Rollkugelmechanismus, der in einem vorderen Teil des Gehäuses angeordnet ist; eine erste Taste, die auf einer ersten Seite der Rollkugel angeordnet ist; eine zweite Taste, die auf einer zweiten Seite der Rollkugel angeordnet ist; und eine x/y-Verschiebungssteuereinheit wie z.B. einen x/y-Verschiebungssensor oder einen anderen Rollkugelmechanismus, der beispielsweise hinter dem erstgenannten Rollkugelmechanismus angeordnet ist. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel umfaßt der Rollkugelmechanismus eine Rollkugel mit einer gemusterten Oberfläche; und einen Rollkugeldetektor, der dazu ausgelegt ist, das Muster zu erfassen, wenn die Rollkugel gedreht wird, und Drehungen zur Steuerung der graphischen Objekte zu codieren. Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel umfaßt der Rollkugelmechanismus ferner einen Drucksensor, der dazu ausgelegt ist, eine Abwärtskraft abzutasten, die auf die Rollkugel aufgebracht wird, und eine Steuereigenschaft der Steuerkugel zu ändern. Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel umfaßt die Steuereigenschaft einen z-Bildlauf.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die eine Reibungsklotz- (oder Schieber-) Vorrichtung umfaßt, die dazu ausgelegt ist, den Bildlauf eines auf einem Monitor angezeigten graphischen Objekts zu steuern. Die Schiebervorrichtung umfaßt eine Schiebertaste, die durch eine Schieberführung geführt wird, die dazu ausgelegt ist, die Schiebertaste auf eine Bewegung ungefähr entlang einer Achse zu begrenzen. In einer Vorwärtsposition ist die Schiebertaste dazu ausgelegt, einen Bildlauf in einer ersten Richtung entlang der Achse zu steuern, und in einer Rückwärtsposition ist die Schiebertaste dazu ausgelegt, den Bildlauf in einer zweiten Richtung entlang der Achse zu steuern.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Eingabevorrichtung bereitgestellt, die eine Steuervorrichtung wie z.B. einen Steuerhebel umfaßt. Der Steuerhebel ist dazu ausgelegt, den Bildlauf von auf einer Anzeige angezeigten graphischen Objekten zu steuern. Die Bildlaufraten von graphischen Objekten können erhöht oder verringert werden, wenn zunehmende oder abnehmende Kräfte auf den Steuerhebel durch einen Benutzer ausgeübt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist zu veranlassen, daß ein Pull-down-Menü auf einer Anzeige auf der Basis einer Benutzerhandlung angezeigt wird, wobei das Pull-down-Menü auswählbare Optionen zum Ändern einer Bedieneigenschaft der Steuervorrichtung umfaßt. Auswählbare Bedieneigenschaften können eine Mausfunktion, eine TV-Steuerfunktion, eine Diaprojektor-Steuerfunktion oder andere Funktionen umfassen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die ein Kraftrückkopplungsmodul umfaßt, das dazu ausgelegt ist, programmierbare Rückkopplungskräfte auf ein Bildlaufrad auszuüben, so daß die Rückkopplungskräfte (z.B. Einrastkräfte) synchron mit codierten Bildlaufsignalen erzeugt werden. Eine solche Steuervorrichtung verringert Probleme, die mit der Synchronisation einer mechanischen Rückkopplung, die vom Bildlaufrad erzeugt wird, mit codierten Bildlaufsignalen verbunden sind. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Anzahl von Einrastschritten programmierbar (d.h. die Anzahl von Einrastkräften pro Umdrehung des Bildlaufrades ist steuerbar) oder die Einrastkräfte können unterdrückt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die ein Bildlaufrad, das auf einer Seite der Steuervorrichtung angeordnet ist, zur Aktivierung durch einen Daumen umfaßt. Das Bildlaufrad kann eine Bildlauffunktion und eine Tastenfunktion zum Bildlauf bzw. Auswählen von graphischen Objekten, die auf einer Anzeige angezeigt werden, vorsehen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, Wählscheibendrehungen optisch zu codieren, so daß eine Strahlungsquelle dazu ausgelegt ist, Strahlung an einer Anzahl von Schlitzen und Balken an einem Codiererstreifen, der mit einem Oberflächenteil der Wählscheibe gekoppelt ist, durchzulassen, und Veränderungen zwischen durchgelassener und reflektierter Strahlung, die Drehungen der Wählscheibe zugeordnet sind, codiert werden, um die Lautstärke von Ton, der vom Tonsystem eines Computers erzeugt wird, und graphische Objekte, die auf einem Monitor angezeigt werden, zu steuern. Die Steuervorrichtung könnte in einer Tastatur oder anderen Eingabevorrichtung ausgebildet sein, um die beschriebenen Funktionen bereitzustellen. Die Steuervorrichtung könnte als Lautstärkesteuervorrichtung für eine Rechenvorrichtung konfiguriert sein oder könnte dazu ausgelegt sein, ein graphisches Objekt, das auf einer Anzeige der Rechenvorrichtung angezeigt wird, zu steuern.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die ein Bildlaufrad umfaßt, das dazu ausgelegt ist, durch eine Vielzahl von Textseiten oder eine Vielzahl von Zeilen über einen einzelnen Druck durch einen Benutzer zum Drehen des Bildlaufrades zu rollen. Das Bildlaufrad kann ein relativ hohes Trägheitsmoment (z.B. aus einem relativ dichten Material mit einer relativ hohen Umfangsgewichtung bestehen), ein Lager mit relativ niedriger Reibung aufweisen und kann so ausgelegt sein, daß es keine Kraftrückkopplung (Einrastung) vorsieht, was die Reibungskräfte am Bildlaufrad begrenzt. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel ist ein Bildlaufrad mit einem Motor gekoppelt, der dazu ausgelegt ist, ein steuerbares Drehmoment zum Bildlaufrad zu liefern, um ein Bildlaufrad mit einem relativ hohen Trägheitsmoment zu simulieren. Das auf das Bildlaufrad aufgebrachte Drehmoment könnte durch Steuern des zum Motor gelieferten Stroms gesteuert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die ein Bildlaufrad mit einer Vielzahl von Rippen umfaßt, die an einem ringförmigen Teil des Bildlaufrades angeordnet sind. Die Rippen sind dazu ausgefegt, mit einer entsprechenden Vielzahl von Rippen an einer Stützstruktur zu verschachteln. Die Rippen an der Stützstruktur könnten an einem Ring montiert sein, der dazu ausgelegt ist, sich zu drehen, so daß die Drehungen des Rings (und Drehungen des Bildlaufrades) durch einen Codierer codiert werden könnten.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die ein Bildlaufrad umfaßt, das dazu ausgelegt ist, eine Kraftrückkopplung wie z.B. eine Einrastung vorzusehen, so daß Einrastkräfte, die auf das Bildlaufrad ausgeübt werden, mit Codierersignalen, die von der Codierereinrichtung der Steuervorrichtung erzeugt werden, nicht synchronisieren können. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel ist der Mikroprozessor der Steuervorrichtung dazu ausgelegt, ein Programm eines adaptiven Algorithmus abzuarbeiten, das dazu ausgelegt ist, die Synchronisation zwischen den Bildlaufradmeldungen und den Einrastschritten durchzuführen. Acht Zählungen des Codierers entsprechen beispielsweise einer Einrastung, und wenn das Bildlaufrad für einen vorbestimmten Zeitraum (z.B. zwei Sekunden) gestoppt bleibt, könnte der Positionszähler der Steuervorrichtung auf Null gesetzt werden. Wenn das Bildlaufrad beginnt, sich wieder zu bewegen (d.h. durch einen Benutzer gedreht wird), werden die zählbaren Zustände gezählt (plus oder minus für Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des Bildlaufrades), und wenn die Hälfte eines Zählerzustandes durchlaufen wird (z.B. Übergang vom Zählerzustand 4 auf 5 oder vom Zählerzustand –4 auf –5), wird eine Bildlaufradmeldung durch die Steuervorrichtung erzeugt. Der Zeitpunkt, zu dem die Meldung erzeugt wird (z.B. auf halbem Wege zwischen zwei Stops), wird so eingestellt, daß sie dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Rückkopplungseinrastung erzeugt wird. Da der Mikroprozessor dazu ausgelegt ist, das Programm des adaptiven Algorithmus abzuarbeiten, könnte die Meldung rechtzeitig ohne mechanische Ausrichtung der Schlitze und Einrastschritte erzeugt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die eine erste und eine zweite Steuertaste umfaßt. Die Steuertasten sind dazu ausgelegt, den Bildlauf und eine Bildlaufrate von graphischen Objekten, die auf einem Monitor angezeigt werden, zu steuern. Eine der Tasten kann dazu ausgelegt sein, den Bildlauf in einer ersten Richtung zu steuern (z.B. positive y-Achse), und die andere Taste kann dazu ausgelegt sein, den Bildlauf in einer zweiten Richtung zu steuern (z.B. negative y-Achse). Die Bildlaufraten des graphischen Objekts können erhöht werden, indem zunehmende Drücke auf die Tasten aufgebracht werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die einen Satz von Reibungsklötzen umfaßt, die auf einer unteren Oberfläche der Steuervorrichtung angeordnet sind und dazu ausgelegt sind, auf einer Oberfläche (z.B. Arbeitsfläche, Mauspad usw.) zu gleiten. Mindestens zwei der Reibungsklötze in dem Satz sind mit Kraftsensoren gekoppelt, die dazu ausgelegt sind, eine erfaßte Kraftinformation zu einer Mikrosteuereinheit zu liefern, die ein Mikrosteuereinheitsprogramm abarbeitet, das dazu ausgelegt ist, die Steuervorrichtung in eine "Schlafbetriebsart" (d.h. eine Betriebsart mit verringertem Stromverbrauch) zu versetzen, die Steuervorrichtung in einer "Einschaltbetriebsart" (d.h. einer normalen Betriebsart) zu lassen oder die Steuervorrichtung auf der Basis der erfaßten Kraftinformation, die von den Kraftsensoren geliefert wird, von der Schlafbetriebsart in die Einschaltbetriebsart zu überführen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Bildlaufradmechanismus bereitgestellt, der einen Satz von mit Zähnen versehenen Rädern umfaßt, so daß die Zähne der Räder magnetisiert werden. Ein Rad ist fest und das andere dreht sich. Die Zähne an den jeweiligen Rädern können mit entgegengesetzten oder anziehenden Magnetfeldern polarisiert werden. Die Magnetkräfte zwischen den Zähnen sind dazu ausgelegt, zuzunehmen und abzunehmen, wenn sich die Zähne an den jeweiligen Rädern aneinander vorbei drehen. Die zunehmenden und abnehmenden Kräfte sehen Einrastkräfte für die mit Zähnen versehenen Räder vor, die ein Benutzer als Einrastrückkopplung spüren kann, während er den Bildlaufradmechanismus in einer Maus oder einer anderen Steuervorrichtung verwendet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind angesichts der folgenden ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Figuren ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A, 1B und 1C sind vereinfachte Diagramme einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1D ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2A und 2B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht einer Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2C ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2D ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Auswahlsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein vereinfachtes Querschnittsdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5A, 5B und 5C sind veränderliche Ansichten einer Steuervorrichtung mit einem Bildlaufrad 505, das auf einer Seite der Steuervorrichtung angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6A ist eine Querschnittsansicht einer Wählscheiben-Steuereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6B ist eine vereinfachte Draufsicht auf einen Teil der Codiererscheibe und der PCB der Wählscheiben-Steuereinheit;
6C ist eine Querschnittsansicht einer Wählscheiben-Steuereinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Bildlaufstruktur, die einen Teil einer Maus oder dergleichen bilden kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8A und 8B sind eine vereinfachte Querschnittsansicht einer und eine Draufsicht auf eine Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8C ist ein vereinfachtes Diagramm einer Draufsicht auf eine Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8D und 8E sind vereinfachte Diagramme einer Steuervorrichtung 800, die eine Draufsicht auf die und eine Vorderansicht der Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
8F und 8G sind vereinfachte Draufsichten auf Steuervorrichtungen mit vier Tasten, die dazu ausgelegt sein können, den Bildlauf entlang zwei Achsen zu steuern, wie z.B. entlang der x- und y-Achse, entlang der x- und z-Achse, entlang der y- und z-Achse oder dergleichen, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9A und 9B sind eine vereinfachte Draufsicht auf eine und Seitenansicht einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9C ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11A ist eine vereinfachte Stirnansicht einer Steuervorrichtung mit einer Anzahl von Kraftsensoren, die an einer unteren Oberfläche angeordnet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11B ist eine vereinfachte Stirnansicht einer Steuervorrichtung mit einer Anzahl von Kraftsensoren, die an einer unteren Oberfläche angeordnet sind, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12A und 12B sind vereinfachte Seitenansichten von einem und 12C ist eine vereinfachte Draufsicht auf einen Bildlaufradmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12D zeigt einen Bildlaufradmechanismus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
13 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung, die an einer Vorrichtung 1305 vom Maustyp angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1A ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 100 kann eine Vorrichtung vom Maustyp oder dergleichen sein. Die Steuervorrichtung 100 umfaßt einen Schiebermechanismus 105, der in einem Gehäuse 110 angeordnet ist. Der Schiebermechanismus umfaßt eine Schiebertaste 115, die dazu ausgelegt ist, beispielsweise unter der Kraft des Fingers eines Benutzers nach vorn und hinten zu gleiten. Die Schiebertaste ist dazu ausgelegt, in einer Führung 120 (siehe 1B) zu gleiten, die die Seitwärtsbewegung des Schiebers im Allgemeinen begrenzt und den Schieber in einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung führt. Der Schieber kann dazu ausgelegt sein, ein graphisches Objekt zu steuern, das auf einem Computermonitor oder dergleichen angezeigt wird. Der Schieber kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, den Bildlauf eines Zeigers, Cursors, Bildschirms oder dergleichen zu steuern. Eine Vielfalt von Codiereinrichtungen können verwendet werden, um Vorwärts- und Rückwärtssignale von der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Schiebers zu codieren. Ein Magnet 125 (siehe 1C) kann beispielsweise in einem unteren Teil des Schiebers angeordnet sein und ein Detektor 130 kann benachbart zum Magneten angeordnet sein, um die Magnetposition zu erfassen und die Position zu codieren. Obwohl die Orientierung des Magneten 125 in 1C so gezeigt ist, daß der Nordpol des Magneten über dem Südpol liegt, kann der Magnet in einer Anzahl von verschiedenen Konfigurationen orientiert sein. Der Nord- und der Südpol des Magneten können beispielsweise ungefähr um neunzig Grad von der in 1C gezeigten Orientierung des Magneten gedreht sein oder können in anderen nützlichen Orientierungen angeordnet sein. Der Detektor 130 kann ein Hall-Effekt-Detektor, ein Differenz-Hall-Effekt-Detektor, ein Magnetwiderstands-Riesensensor (GMR-Sensor), ein anisotroper Magnetwiderstands- (AMR) Sensor oder dergleichen sein. Ein Hall-Effekt-Detektor, wie z.B. einer oder mehrere der Detektoren TLE4990, TLE4921, 4923 von Infineon oder der SS19-Detektor von Honeywell, können zum Codieren der Magnetposition verwendet werden. Ein Hall-Effekt-Detektor, der ein digitalisiertes oder analoges Ausgangssignal liefert, kann gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zwei Hall-Effekt-Sensoren in einer Konfiguration einer linearen Reihe können beispielsweise eine Detektorkonfiguration sein, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Andere nützliche Codiereinrichtungen umfassen Widerstandssensoren, kapazitive Sensoren, induktive Sensoren und elektromechanische Codierer. Die Erfassungssysteme, die im einzelnen im US-Patent Nr. 5 911 627 und/oder US-Patent Nr. 6 248 018 beschrieben sind, könnten auch gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden und werden durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke aufgenommen. Analoge Signale 133, die beispielsweise durch einen Sensor vom Magnettyp codiert werden, können durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 135 digitalisiert werden, der auf der Leiterplatte der Steuervorrichtung angeordnet ist. Eine Codiereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, Signale zu liefern, die den Abstand des Schiebers von der neutralen Position angeben. Solche Signale können nicht nur zum Bildlauf, sondern auch zum Steuern der Bildlaufgeschwindigkeit verwendet werden. Wenn der Schieber beispielsweise weiter von der neutralen Position wegbewegt wird, kann die Bildlaufrate mit der zunehmenden zurückgelegten Strecke zunehmen. Eine Vielzahl von Rückstelleinrichtungen wie z.B. einfache Federmechanismen können verwendet werden, um Rückstellkräfte vorzusehen, um den Schieber nach der Schieberverlagerung in die neutrale Position zurückzustellen. Die Rückstelleinrichtungen können größere Rückstellkräfte vorsehen, wenn der Schieber weiter von der neutralen Position wegbewegt wird, wobei somit eine taktile Rückkopplung für den Abstand vorgesehen wird, um den der Schieber von der neutralen Position wegbewegt wurde. Ein Rückkopplungsmodul (nicht dargestellt) kann dazu ausgelegt sein, eine hörbare oder taktile Rückkopplung für einen Benutzer vorzusehen, die eine Verlagerung aus der neutralen Position angibt. Das Rückkopplungsmodul kann beispielsweise einen mechanischen Vibrator umfassen, der dazu ausgelegt ist, eine Einrastkraft an einem Finger eines Benutzers zu simulieren. Die Frequenz der Einrastung kann erhöht werden, wenn der Schieber in zunehmenden Abständen von der neutralen Position angeordnet wird. Das Rückkopplungsmodul kann alternativ einen Summer umfassen, der dazu ausgelegt ist, hörbare Signale zu liefern, wenn der Schieber aus der neutralen Position bewegt wird. Das hörbare Signal kann mit zunehmenden Frequenzen oder mit zunehmender Lautstärke erzeugt werden, wenn der Schieber weiter von der neutralen Position wegbewegt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erzeugt das Rückkopplungsmodul (dazu ausgelegt, eine hörbare oder taktile Rückkopplung vorzusehen) einen Impuls, Ton oder eine Schwingung für jede Bildlaufverschiebung (beispielsweise für jede Textzeile), der/die an einen Hauptrechner oder dergleichen gemeldet wird. Beim Bewegen des Schiebers aus der neutralen Position weg werden die Impulse mit einer anfänglichen Rate erzeugt und nehmen zu, wenn der Schieber weiter aus der neutralen Position wegbewegt wird.
Die maximale Bewegung des Schiebers kann auf Abstände festgelegt werden, die relativ geringe Ausmaße an Beanspruchung für den Finger des Benutzers während der Verwendung vorsehen. Die Bewegung kann beispielsweise auf etwa +/-3 Millimeter in der Vorwärts- und Rückwärtsgleitrichtung oder auf irgendeinen anderen Abstand, der die Fingerbeanspruchung minimiert, festgelegt werden.
Der Schiebermechanismus 105 sieht eine relativ kompakte Einrichtung zur Bildlaufsteuerung oder dergleichen im Vergleich zu herkömmlichen Bildlaufrädern vor, die typischerweise groß sind und häufig fast einen ganzen vertikalen Raum einer Steuervorrichtung belegen. Somit sorgen Schiebermechanismen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung dafür, daß Steuervorrichtungen kleiner gemacht werden können oder eine andere Steuerelektronik umfassen können, die ansonsten nicht in herkömmliche Steuervorrichtungen passen würde.
1D ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung 100' gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 100' unterscheidet sich von der Steuervorrichtung 100 insofern, als die Steuervorrichtung 100' einen Schiebermechanismus 105' umfaßt, der einen Schieber 115' umfaßt, der in einer Vielzahl von Richtungen bewegt werden kann, wie durch die Pfeile in 1D angegeben. Der Schieber 115' des Schiebermechanismus 105' kann dazu ausgelegt sein, eine Vielzahl von graphischen Funktionen zu steuern, wie z.B. Bildlauf eines graphischen Objekts entlang von zwei separaten Achsen einer Anzeige (z.B. x-Bildlauf und y-Bildlauf). Links- und Rechts-Bewegungen des Schiebers können beispielsweise den x-Bildlauf steuern, wohingegen Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Schiebers den y-Bildlauf steuern können.
2A und 2B sind eine Draufsicht auf eine und eine Querschnittsansicht einer Steuervorrichtung 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 200 umfaßt eine linke Steuertaste 205, eine rechte Steuertaste 210, eine Rollkugelstruktur 215 und einen x/y-Verschiebungssensor 220 wie z.B. einen herkömmlichen opto-mechanischen Rollkugelsensor oder einen Sensor vom optischen Typ. Die Steuervorrichtung 200 kann eine Vorrichtung vom Maustyp sein, die dazu ausgelegt ist, graphische Objekte, die auf einem Computermonitor oder dergleichen angezeigt werden, zu steuern und zu bearbeiten. Die linke und die rechte Taste können für herkömmliche Steuerfunktionen wie z.B. Auswählen und/oder Bearbeiten von graphischen Objekten wie z.B. Pull-down-Menüs, Zeichenwerkzeugen, Textblöcken oder dergleichen verwendet werden. Der x/y-Verschiebungssensor kann dazu ausgelegt sein, ein graphisches Objekt durch Erfassen einer Bewegung der Steuervorrichtung, wenn die Steuervorrichtung relativ zu einer Oberfläche wie z.B. einer Arbeitsfläche, einem Mauspad oder dergleichen bewegt wird, zu steuern. Die Rollkugelstruktur 215 kann dazu ausgelegt sein, Bewegungssteuersignale (z.B. zwei Bewegungssteuersignale) zum Steuern der Bewegung von graphischen Objekten, eines Cursors, des Bildlaufs eines Bildschirms und dergleichen vorzusehen. Die Rollkugelstruktur 215 umfaßt eine Rollkugel 220, einen Kugelverschiebungssensor 225 und eine Stützstruktur 230. Die Stützstruktur 230 könnte eine Vielzahl von Lagern 235 (z.B. drei) mit einem geringen Rollwiderstand oder einem niedrigen Reibungskoeffizienten, eine Vielzahl von Lagerstützen 240 (z.B. drei) und einen Satz von Drucksensoren 245 (z.B. drei), einen Kugelsensor 250 umfassen. Die Lager 235 sind dazu ausgelegt, die Rollkugel 220 abzustützen und zu ermöglichen, daß die Rollkugel in einer beliebigen willkürlichen Richtung gedreht wird. Die Rollkugel kann durch einen Finger eines Benutzers, der die Steuervorrichtung verwendet, gedreht werden. Die Rollkugel 220 kann relativ schwer sein, wobei sie für eine sanfte Betätigung und Momentsteuerung sorgt (z.B. Schnipsen der Kugel mit einem starken Fingerschub, wobei sich die Kugel weiter dreht, nachdem der Fingerkontakt aufgehört hat). Die Rollkugel 220 kann mit einer optischen Reflexionsbeschichtung mit einem Muster beschichtet sein. Die Bewegung des Musters und der Kugel können vom Kugelsensor 250 erfaßt werden, beispielsweise wenn die Rollkugel von einem Benutzer bewegt wird. Der Kugelsensor 250 kann ein optischer Sensor sein, der dazu ausgelegt ist, die Bewegung des Musters zu erfassen. Erfaßte Bewegungen der Rollikugel werden vom Kugelsensor codiert und codierte Drehsignale können zu einer Rechenvorrichtung wie z.B. einem Personalcomputer für graphische Bearbeitungen oder andere Funktionen übertragen werden. Eine beliebige Anzahl von verschiedenen Arten von Beleuchtungs- (optisch, IR, UV, oder andere) Vorrichtungen (nicht dargestellt) können verwendet werden, um die Rollkugel zu beleuchten und eine optische Erfassung der Rollkugel 220 durch den Kugelsensor 250 vorzusehen. Die Bewegungserfassung einer gemusterten Kugel ist im einzelnen im US-Patent Nr. 5 288 993, US-Patent Nr. 5 703 356, US-Patent Nr. 5 854 482, US-Patent Nr. 6 084 574, US-Patent Nr. 6 124 587 und US-Patent Nr. 6 218 659 beschrieben, von denen jedes durch den Hinweis in seiner Gesamtheit für alle Zwecke hierin aufgenommen wird und die im Besitz des Eigentümers der gerade beschriebenen Erfindung stehen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Lager 235 dazu ausgelegt sein, eine Drehung der Rollkugel zu erfassen, um Drehsignale zu einem Satz von geschlitzten Codierscheiben (z.B. zwei geschlitzten Codierscheiben, nicht dargestellt) zur Erfassung durch herkömmliche optische Barrieren zu übertragen und die codierten Drehverschiebungssignale zu einer Rechenvorrichtung wie z.B. einem Personalcomputer oder dergleichen zu übertragen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Kraftsensoren 250, die unter den Lagerstützen 240 angeordnet sind, dazu ausgelegt, eine Abwärtskraft, die auf die Rollkugel aufgebracht wird, zu erfassen. Die Kraftsensoren können dazu ausgelegt sein, Funktionen vom Tastentyp durchzuführen. Die Tastenfunktionen könnten beispielsweise die Auswahl eines graphischen Bildschirmobjekts zur Bewegung oder für andere Bearbeitungen vorsehen. Der Kraftsensor 245 kann ein Halbleitersensor wie z.B. ein piezoelektrisches Bauelement, ein einfacher Schalter, eine Piezowiderstandsvorrichtung wie z.B. ein leitendes Piezowiderstandspolymer, das den Widerstand in einer vorhersagbaren Weise beim Aufbringen einer Kraft an seiner Oberfläche ändert, wie z.B. die Force Sensing Resistors^TM von Interlink Electronics in Carpinteria, Kalifornien, oder andere ähnlich funktionierenden Krafterfassungsvorrichtungen sein. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel umfaßt die Steuervorrichtung keinen Drucksensor. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Rollkugel 220 dazu ausgelegt sein, eine Drosselfunktion bereitzustellen. Das heißt, wenn die Rollkugel in einem zunehmenden Ausmaß von einer zentralen Position gedreht wird, gibt die Steuervorrichtung ein Signal aus, das zunimmt, wenn die Drehung zunimmt. Die Drosselsteuerung kann durch eine Anzahl von Einrichtungen ausgewählt werden, wie z.B. Schieben an der linken oder rechten Steuertaste oder Aktivieren des Drucksensors durch Drücken auf die Rollkugel. Obwohl die Steuervorrichtung 200 in 2A und 2B als Vorrichtung vom Maustyp gezeigt ist, können die Steuermerkmale (Tasten, Rollkugel, Detektor usw.) in einer Vorrichtung vom Tastaturtyp, einer Rollkugel, einem Steuerhebel oder dergleichen montiert sein.
2C ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung 200' gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 200' umfaßt eine erste Rollkugelstruktur 215 und eine zweite Rollkugelstruktur 260. Die Steuervorrichtung 200' kann auch eine linke Steuer- und rechte Steuertaste wie z.B. die in 2B gezeigten umfassen. Die linke und die rechte Taste können für herkömmliche Maustastenanwendungen ausgelegt sein. Die Rollkugelstruktur 215 ist vorstehend im einzelnen beschrieben. Ähnlich der Rollkugelstruktur 215 kann die Rollkugelstruktur 260 eine Rollkugel 220', einen Kugelsensor 250' und eine Stützstruktur 230' umfassen. Die Stützstruktur 230' umfaßt eine Vielzahl von Lagern 235' mit einem geringen Rollwiderstand, eine Vielzahl von Lagerstützen 240' und kann wahlweise einen Drucksensor 245' umfassen. Die Rollkugel 220' ist im Allgemeinen größer als die Rollkugel 220 und kann zur Bedienung durch einen oder mehrere Finger oder möglicherweise der Fläche oder des Ballens der Hand ausgelegt sein. Die Rollkugel 220' kann für eine x- und y-Bildschirmnavigation und -verfolgung ausgelegt sein, wohingegen die Rollkugel 220 zum Bildlauf ausgelegt sein kann.
2D ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung 200'' gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 200'' ist ähnlich der vorstehend beschriebenen Steuervorrichtung 200' konfiguriert, unterscheidet sich jedoch insofern, als die Rollkugelstruktur 260 und die Rollkugel 220' seitlich verschiebbar sind, wie durch den Doppelpfeil 285 angegeben. Die Steuervorrichtung 200'' kann auch Platten 285a und 285b umfassen, die dazu ausgelegt sind, sich seitlich mit der Rollkugelstruktur 260 zu verschieben. Die Platten sind dazu ausgelegt, der Steuervorrichtung ein etwas nahtloses Aussehen zu verleihen und eine Abdeckung für interne Elektronik und Strukturen vorzusehen. Da die Rollkugelstruktur 260 links-rechts verschiebbar ist, kann die Steuervorrichtung für eine komfortable Verwendung durch linkshändige Benutzer oder rechtshändige Benutzer ausgelegt sein. Dies könnte die Positionierung der Rollkugel 220' in einer Anzahl von Positionen umfassen, um den Benutzervorlieben und dem körperlichen Komfort Rechnung zu tragen, wie z.B. daß die Rollkugel 220' in einer am weitesten linken oder am weitesten rechten Position oder irgendwo zwischen diesen zwei Positionen angeordnet wird, wie z.B. in einer Linie mit der Rollkugel 220 in Bezug auf die Seite des Gehäuses.
3 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Systems 300 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 umfaßt eine Steuervorrichtung 305 mit einem Bildlaufrad 310 und eine Rechenvorrichtung 315 (z.B. eine Vorrichtung vom Personalcomputertyp), die einen Monitor 320 und eine Tastatur 322 umfaßt. Die Steuervorrichtung 305 kann eine Vorrichtung vom Maustyp mit einer Draht- oder drahtlosen Kopplung mit der Rechenvorrichtung 315 sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Bildlaufrad 310 geklickt (z.B. gedrückt, um eine Funktion vom Tastentyp zu aktivieren), und auf der Basis des Klickens des Bildlaufrades wird auf dem Monitor 320 ein Menü 325 dargestellt. Das Menü kann ein Menü vom Pull-down-Typ umfassen, das an der Stelle eines Cursors oder einer anderen Stelle auf dem Monitor, wie z.B. einer festen Stelle, erscheint. Das Menü umfaßt eine Anzahl von auswählbaren Optionen 330, die die Steuerfunktionen des Bildlaufrades 310 betreffen. Die auswählbaren Optionen können durch i) Positionieren eines Cursors über einer gegebenen Option, um die Option vorübergehend zu aktivieren, während der Cursor über der auswählbaren Option liegt, oder ii) durch Positionieren des Cursors über den auswählbaren Optionen und "Klicken" verschiedenartig gewählt werden (eine auswählbare Option kann durch erneutes Klicken auf die auswählbare Option abgewählt werden). Das Menü kann eine Anzahl von Auswahloptionen wie z.B. schnellen Bildlauf, langsamen Bildlauf, Lautstärke, Web-Rad, TV-Steuerung, Internetkanal, Projektorsteuerung oder dergleichen umfassen. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel ändert das Auswählen von schnellem Bildlauf die Bildlaufgeschwindigkeit des Bildlaufrades von langsam auf schnell und das Auswählen von langsamem Bildlauf bringt die Bildlaufgeschwindigkeit auf langsam zurück. Die Positionierung des Cursors auf schnellem Bildlauf, ohne auf schnellen Bildlauf zu klicken, sieht vor, daß das Bildlaufrad Merkmale eines schnellen Bildlaufs beibehält, so lange der Cursor über der Auswahloption des schnellen Bildlaufs liegt. Das Positionieren des Cursors auf der Option des schnellen Bildlaufs und das Klicken auf die Option sieht vor, daß das Bildlaufrad das Merkmal des schnellen Bildlaufs beibehält, bis es durch Positionieren des Cursors über der auswählbaren Option des langsamen Bildlaufs oder Klicken auf auswählbare Optionen des langsamen Bildlaufs abgewählt wird. Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel konfiguriert das Auswählen der TV-Steuerung die Steuervorrichtung 305 zum Durchführen von TV-Steuerfunktionen, beispielsweise in Entfernung. Um das Fernsteuerausführungsbeispiel zu implementieren, kann die Steuervorrichtung 305 ein Infrarotsteuermodul 335 oder dergleichen umfassen, um ein TV oder einen Computer, der eine Darstellung vom TV-Typ bereitstellt, zu steuern. Die erste und die zweite Taste 340 bzw. 345 können für die TV-Kanalsteuerung verwendet werden und das Bildlaufrad 310 könnte zur Verwendung als Lautstärkesteuerung im TV-Modus konfiguriert sein. Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel kann das Bildlaufrad 310 durch Auswählen der auswählbaren Lautstärkeoption dazu ausgelegt sein, eine Lautstärkesteuerung durchzuführen, beispielsweise ist die Steuervorrichtung für einen Computer zur Steuerung ausgelegt. Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel sieht die Auswahl der auswählbaren Projektorsteuerungsoption vor, daß die Steuervorrichtung 305 dazu ausgelegt sein kann, Projektorsteuerfunktionen durchzuführen. Die Tasten 340 und 345 können beispielsweise dazu ausgelegt sein, Dias hin- und herzuschieben, und das Bildlaufrad 310 kann als Lautstärkesteuerung ausgelegt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wandelt das Stellen der Steuervorrichtung auf eine Arbeitsfläche, ein Mauspad oder dergleichen vorübergehend die Steuervorrichtung wieder in die "normale" Steuerung um, wobei die Tasten und das Bildlaufrad dazu ausgelegt sein können, Optionen auf einem Computermonitor 320 auszuwählen. Das Anheben der Steuervorrichtung vom Tisch rekonfiguriert die Steuervorrichtung für die TV-Steuerung, Projektorsteuerung oder dergleichen. Ein Detektor, der beispielsweise auf der Unterseite der Steuervorrichtung angeordnet ist, kann dazu ausgelegt sein, festzustellen, ob die Steuervorrichtung auf einer Arbeitsfläche oder dergleichen angeordnet ist. Fachleute werden eine Anzahl von Erfassungsvorrichtungen und Verfahren zum Erfassen der Anordnung der Steuervorrichtung auf einer Arbeitsfläche, einem Mauspad oder dergleichen kennen. Der Begriff Projektor, wie hierin bezeichnet, umfaßt herkömmliche Diaprojektoren, die dazu ausgelegt sind, photographische Diabilder zu projizieren, und umfaßt Computerprojektoren, die dazu ausgelegt sein können, Präsentationsdias auf Webbasis, Dias vom PowerPoint^TM-Typ oder dergleichen zu projizieren. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel löst die Auswahl einer auswählbaren TV-Steueroption, einer auswählbaren Projektorsteueroption, einer auswählbaren Internetkanaloption oder dergleichen die Darstellung von zusätzlichen Auswahlmenüs auf dem Computermonitor 320 aus. Das zusätzliche Auswahlmenü kann ein zusätzliches Pull-down-Menü 350 mit einer Anzahl von Optionen zur TV-Steuerung, Projektorsteuerung, Internetsteuerung oder dergleichen sein. Das Pull-down-Menü 350 umfaßt beispielsweise eine Vielzahl von Optionen zum Steuern einer projizierten Darstellung, einschließlich nächstes Dia, vorheriges Dia, einen Lautstärkeschieber oder dergleichen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Benutzer der Steuervorrichtung 300 bei einer computergesteuerten Diapräsentation das Pull-down-Menü sehen können, während diejenigen, die die Diapräsentation betrachten, das Pull-down-Menü nicht sehen können.
4 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Steuervorrichtung 400 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 400 kann eine Steuervorrichtung vom Maustyp sein oder verschiedene Teile der Steuervorrichtung 400 können in einer Tastatur oder einer anderen Vorrichtung enthalten sein. Die Steuervorrichtung 400 umfaßt ein Bildlaufrad 405, eine Rückkopplungsvorrichtung 410, einen Drehdetektor 425 und eine Steuereinheit 435. Die Steuervorrichtung 400 kann wahlweise eine oder mehrere Tasten 415 umfassen und kann eine Rollkugel 420 zur Positionssteuerung umfassen. Alternativ kann die Steuervorrichtung 400 mechanische, opto-mechanische, optische Vorrichtungen oder andere bekannte Positionssteuereinheiten anstelle der Rollkugel 420 umfassen. Der Drehdetektor 425 ist dazu ausgelegt, Drehungen des Bildlaufrades 405 zu erfassen und die Drehungen zu codieren. Die Rückkopplungsvorrichtung 410 ist dazu ausgelegt, eine Rückkopplungskraft am Bildlaufrad vorzusehen, wenn das Bildlaufrad von einem Benutzer gedreht wird. Rückkopplungskräfte, die auf das Bildlaufrad aufgebracht werden, werden erzeugt und auf das Bildlaufrad aufgebracht, so daß sie mit den codierten Drehsignalen übereinstimmen, die vom Drehdetektor 425 erzeugt werden. Die codierten Drehsignale können zu einer Rechenvorrichtung wie z.B. einem Personalcomputer oder dergleichen geliefert werden, um graphische Objekte zu steuern. Beim Liefern einer Kraftrückkopplung zum Drehrad spürt ein Benutzer eine taktile Rückkopplung, die zeitlich mit der Codierung zusammenfällt. Ferner beseitigt das Liefern einer Kraftrückkopplung zum Bildlaufrad, anstatt daß das Bildlaufrad beispielsweise über einen Einrastmechanismus eine Kraftrückkopplung erzeugt, Schwierigkeiten, die mit der zeitlichen Synchronisation der Kraftrückkopplung mit einem Codiersignal verbunden sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt die Steuervorrichtung 400 eine Schwingungsvorrichtung 440, die dazu ausgelegt ist, Schwingungen zum Rollrad zu liefern, wenn das Rollrad gedreht wird. Die Schwingungen stimmen zeitlich mit den vom Drehdetektor erzeugten codierten Drehsignalen überein. Die Schwingungsvorrichtung könnte ferner dazu ausgelegt sein, Töne zu erzeugen, die zeitlich mit den codierten Drehsignalen übereinstimmen. Die Steuereinheit 435 kann dazu ausgelegt sein, eine Vielzahl von Signalen zur Rückkopplungsvorrichtung und/oder zur Schwingungsvorrichtung zu liefern, um die Art der Rückkopplung zu steuern, die für den Benutzer vorgesehen wird. Signale können beispielsweise von der Steuereinheit 435 geliefert werden, um die Anzahl von Kraftrückkopplungssignalen oder Schwingungssignalen, die von der Rückkopplungsvorrichtung bzw. der Schwingungsvorrichtung geliefert werden, zu erhöhen oder zu verringern, wenn das Bildlaufrad schneller oder langsamer gedreht wird. Ferner kann die Stärke der Rückkopplungskräfte beispielsweise gemäß einer Benutzervorliebe geändert werden. Ein Benutzer kann sogar wählen, daß die Rückkopplungsvorrichtung und die Schwingungsvorrichtung zusammen arbeiten oder daß die Rückkopplungsvorrichtung keine Kraftrückkopplung am Rollrad vorsieht, während Schwingungen durch die Schwingungsvorrichtung aufgebracht werden, oder daß keine Schwingungen auf das Rollrad durch die Schwingungsvorrichtung aufgebracht werden, während eine Kraftrückkopplung auf das Rollrad durch die Rückkopplungsvorrichtung aufgebracht wird. Die Steuereinheit kann ebenso programmiert sein, um die hörbare Rückkopplung zu steuern. Noch ferner kann die Steuereinheit die Rückkopplungsvorrichtung steuern, um eine Vielzahl von Widerstandspegeln zum Bildlaufrad beispielsweise auf der Basis einer Benutzervorliebe zu liefern. Wenn die Widerstandspegel geändert werden, so kann das Ausmaß eines Drehmoments geändert werden, das ein Benutzer auf das Bildlaufrad aufbringen würde, um die Drehung des Bildlaufrades zu bewirken. Das Verringern eines Ausmaßes eines Drehmoments, das auf das Bildlaufrad aufgebracht werden soll, um das Bildlaufrad zu drehen, ist beispielsweise zum Verringern der Beanspruchung der Muskeln und Gelenke in der Hand eines Benutzers günstig. Die Rückkopplungsvorrichtung 410 kann eine Anzahl von Vorrichtungen umfassen, die dazu ausgelegt sind, Rückkopplungskräfte am Bildlaufrad vorzusehen. Die Rückkopplungsvorrichtung 410 kann beispielsweise eine Vorrichtung sein, die dazu ausgelegt ist, Magnetimpulse am Bildlaufrad 405 vorzusehen, das metallisch ist oder das Magnete enthält. Die Rückkopplungsvorrichtung kann einen Motor mit einem Gewicht, der Rückkopplungskräfte aufbringt, eine piezoelektrische Vorrichtung, eine Magnetspule oder andere bekannte Vorrichtungen oder Vorrichtungen, die derzeit in Gebrauch sind, umfassen. Die Steuereinheit kann Signale zur Rückkopplungsvorrichtung und/oder zur Schwingungsvorrichtung liefern, um die Anzahl von Impulsen oder Schwingungen pro Umdrehung des Rollrades gemäß einer Benutzervorliebe oder einer speziellen Anwendung oder eines in Gebrauch befindlichen Fensters zu verändern. Die Steuereinheit 435 kann auch dazu ausgelegt sein, andere Funktionen der Zeigevorrichtung durchzuführen, wie z.B. Tastensteuerung oder Steuerung der Rollkugel 420. Die Steuereinheit 435 kann eine Mikrosteuereinheit, ein Mikroprozessor, eine Steuerlogik, ein ASIC(anwendungsspezifisches) Bauelement oder dergleichen sein.
5A, 5B und 5C sind veränderliche Ansichten einer Steuervorrichtung 500 mit einem Bildlaufrad 505, das auf einer Seite der Steuervorrichtung angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 500 kann eine Vorrichtung vom Maustyp, eine andere Steuervorrichtung zum Steuern einer Rechenvorrichtung wie z.B. eines Personalcomputers oder dergleichen sein. Das Bildlaufrad 505 ist nahe einer Position angeordnet, in der der Daumen 510 eines Benutzers während einer normalen Bedienung der Steuervorrichtung angeordnet ist. Die Richtung, in der das Bildlaufrad ausgelegt ist, sich zu drehen, ist so ausgelegt, daß sie mit der natürlichen Bewegung eines Daumens zusammenfällt und einem Daumen, einer Hand und einem Handgelenk ein minimales Ausmaß an Beanspruchung verleiht. Obwohl das Bildlaufrad als geringfügig schief zur Vertikalen angeordnet gezeigt ist, kann das Bildlaufrad in einer Anzahl von verschiedenen Winkeln angeordnet sein, um für eine natürliche und komfortable Daumenbewegung bei der Verwendung des Bildlaufrades zu sorgen. Zusätzlich zum Vorsehen einer Bildlauffunktion kann das Bildlaufrad auch eine Tastenfunktion vorsehen. Insbesondere kann das Bildlaufrad dazu ausgelegt sein, gedrückt zu werden, um einen Tastenmechanismus (nicht dargestellt) zu aktivieren. Die Tastenaktivierung kann für die herkömmliche Auswahl und das Ziehen eines graphischen Objekts oder andere Funktionen, die derzeit in Gebrauch sind, verwendet werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Bildlaufrad 505 dazu ausgelegt, vorwärts und rückwärts geneigt zu werden, wie durch Pfeile 520 und 525 angegeben. Das Bildlaufrad kann durch einen Benutzer, der das Bildlaufrad beispielsweise mit dem Daumen des Benutzers vorwärts oder rückwärts schiebt, geneigt werden. Ein Vorwärtsschieben und -neigen kann dazu ausgelegt sein, eine erste Tastenvorrichtung (nicht dargestellt) zu aktivieren, und ein Rückwärtsschieben und -neigen kann dazu ausgelegt sein, eine zweite Taste zu aktivieren. Die erste und die zweite Taste können für zusätzliche Steuerfunktionen verwendet werden, wie z.B. Bildlaufsteuerung von graphischen Objekten, Auswahlsteuerung, zur Steuerung von zwei Dimensionen eines dreidimensionalen graphischen Objekts (z.B. Drehung entlang der x-, y- oder z-Achse, Parallelverschiebungen entlang der x-, y- oder z-Achse) oder der Funktionen.
6A ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Wählscheiben-Steuereinheit 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Wählscheiben-Steuereinheit 600 kann in einer Anzahl von Vorrichtungsarten für Steuerzwecke verwendet werden. Die Wählscheiben-Steuereinheit 600 kann beispielsweise an einer Tastatur, Maus, Rollkugel, an einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Mobiltelefon, einem MP3-Player, einer Kamera, einem Radio, einem TV, einem Hifi-System, einem CD-Player, Lautsprechern usw. verwendet werden. Die Wählscheiben-Steuereinheit 600 kann in Kombination mit einer Tastatur zur Lautstärkesteuerung eines Computersystems oder dergleichen verwendet werden. Die Wählscheiben-Steuereinheit 600 kann auch in einer vertikalen Konfiguration zur Verwendung als Bildlaufrad in einer Vorrichtung vom Maustyp oder dergleichen angeordnet sein.
Die Wählscheiben-Steuereinheit 600 umfaßt eine Wählscheibe 605, die auf einer Leiterplatte (PCB) 610 montiert ist, und eine Codiererscheibe 612, die mit der Wählscheibe gekoppelt ist. 6B ist eine vereinfachte Draufsicht auf die Codiererscheibe 612 und PCB 610. Die Ansicht der Decodiererscheibe in 6B liegt entlang der Linie A-A von 1A. Die Wählscheibe 605 ist dazu ausgelegt, von einem Benutzer zur Steuerung eines Parameters gedreht zu werden. Die Wählscheibe 605 kann durch eine Vielzahl von Einrichtungen an der PCB-Platine montiert sein. Die Wählscheibe kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, sich an einer Spindel 615 zu drehen und mit einer Befestigungseinrichtung 620 wie z.B. einer Schraube an der Spindel gehalten zu werden. An der PCB sind auch eine Strahlungsquelle 625 und ein Strahlungsdetektor 630 montiert. Die Strahlungsquelle 625 kann eine LED oder dergleichen sein. Der Strahlungsdetektor 630 kann eine optoelektronische Vorrichtung wie z.B. ein Doppel-Phototransistor, ein ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD), ein komplementäres Metalloxid-Halbleiter- (CMOS) Bauelement oder dergleichen sein. Die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor können beispielsweise eine der Quellen und Detektoren umfassen, die im US-Patent Nr. 5 680 175, US- Patent Nr. 6 552 716 oder im erneut erteilten US-Patent Nr. RE37 878 beschrieben sind, die durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen werden und im Besitz des Eigentümers der gerade beschriebenen Erfindung stehen.
Die Wählscheibe 605 umfaßt eine äußere abgeschrägte Oberfläche 635 und eine innere abgeschrägte Oberfläche 640. Die Oberflächen 635 und 640 sind dazu ausgelegt, Strahlung von der Strahlungsquelle 625 auf den Strahlungsdetektor 630 zu reflektieren. Die Oberflächen 635 und 640 können poliert sein (z.B. polierter Kunststoff), um die Strahlung zu reflektieren, oder können beschichtet sein, um die Reflexion zu verstärken. Die Oberflächen 635 und 640 können beispielsweise mit Metall wie z.B. poliertem Aluminium oder Chrom beschichtet sein. Die Codiererscheibe 612 ist dazu ausgelegt, sich mit der Wählscheibe 605 zu drehen, und ist dazu ausgelegt, die Strahlung durchzulassen und zu sperren, die durch die Oberflächen 635 und 640 in einer wiederholten Weise in Richtung des Detektors gerichtet wird. Obwohl die Oberflächen 635 und 640 als relativ flach gezeigt sind, können diese Oberflächen gekrümmt sein, um die Strahlung in den Strahlungsdetektor 630 zu fokussieren. Um abwechselnd die Strahlung durchzulassen und zu sperren, kann die Codiererscheibe 612 aus einem Strahlungssperrmaterial ausgebildet sein und Schlitze 645 aufweisen, die in diesem ausgebildet sind, so daß die Schlitze die Strahlung zum Strahlungsdetektor durchlassen und Balken 650 zwischen den Schlitzen die Strahlung vom Erreichen des Strahlungsdetektors sperren. Alternativ kann die Codiererscheibe 612 aus einem transparenten Material ausgebildet sein und kann mit Streifen aus einem Strahlungssperrmaterial beschichtet sein, um Durchlaß- und Anti-Durchlaß-Bereiche der Codiererscheibe auszubilden. Die Zunahme und Abnahme der erfaßten Strahlung werden vom Strahlungscodierer codiert, um Steuersignale an eine elektronische Vorrichtung wie z.B. einen Personalcomputer zu liefern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Oberflächen 680 und 685, die benachbart zu den Schlitzen und Balken liegen, anti-reflektierend (z.B. schwarz) sein, um Streulicht am Eintritt in den Sensor zu hindern. Oberflächen, die benachbart zu den abgeschrägten Oberflächen liegen, wie z.B. Oberflächen 655, können auch Anti-Reflex-Oberflächen sein, um die Menge an Streulicht, das in den Strahlungsdetektor gestreut wird, zu minimieren. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Barriere 660 zwischen der Strahlungsquelle 625 und dem Strahlungsdetektor 630 angeordnet, um die Menge an Streustrahlung, die in den Detektor eintritt, weiter zu verringern.
Die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor können Oberflächenmontage-Bauelemente (SMDs) sein. Die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor können an der oberen oder unteren Oberfläche der PCB montiert sein. Wenn die Strahlungsquelle und/oder der Strahlungsdetektor an der unteren Oberfläche der PCB montiert sind, können Öffnungen (wie z.B. Öffnungen 670) in der PCB ausgebildet werden, um zu ermöglichen, daß Strahlung durch die PCB läuft. Diese Öffnungen können auch als Referenzen für die relativen Positionen und/oder Orientierungen der Strahlungsquelle, des Strahlungsdetektors und/oder der Drehachse der Wählscheibe dienen. Obwohl der Strahlungsemissionsteil 675 der Strahlungsquelle unterhalb des Hohlraums 677 gezeigt ist, ist der Strahlungsemissionsteil gemäß einigen Ausführungsbeispielen innerhalb des Hohlraums 677 angeordnet.
6C ist eine Querschnittsansicht einer Wählscheiben-Steuereinheit 600' gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dasselbe Ziffernschema, das vorstehend verwendet wurde, um Elemente der Wählscheiben-Steuereinheit 600 zu identifizieren, wird verwendet, um ähnliche Elemente der Wählscheiben-Steuereinheit 600' zu identifizieren. Die Wählscheiben-Steuereinheit 600' unterscheidet sich von der Wählscheiben-Steuereinheit 600 insofern, als die Wählscheiben-Steuereinheit 600' einen Einsatz 690 umfaßt, der im Hohlraum 677 angeordnet ist. Der Einsatz 690 umfaßt Oberflächen 692 und 694, die benachbart zu den Oberflächen 635 bzw. 640 liegen und die in oder über dem kritischen Winkel angeordnet sind, so daß die Strahlung vollständig intern innerhalb des Einsatzes an den Oberflächen 692 und 694 reflektiert wird. Um eine relativ hohe gesamte interne Reflexion zu bewirken, können die Oberflächen 692 und 694 poliert sein. Der Einsatz 690 kann mit der Wählscheibe 605 durch mechanische Einrichtungen (nicht dargestellt) wie z.B. Klemmen, Schrauben oder dergleichen gekoppelt sein. Obwohl die Oberflächen 692 und 694 als relativ flach gezeigt sind, können diese Oberflächen gekrümmt sein, um das Licht in den Strahlungsdetektor 630 zu fokussieren. Der Einsatz 690 kann beispielsweise eine Toroidform aufweisen.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist der Einsatz 690 eine Vielzahl von Schlitzen, die darin ausgebildet sind, um die Strahlung auf den Strahlungsdetektor zu konzentrieren, und eine Vielzahl von Streubereichen, wobei jeder Schlitz zu einem Streubereich benachbart ist, auf. Die Schlitze könnten ausgebildet sein, um die Strahlung in einen Bereich zu konzentrieren, der etwa die Hälfte (oder weniger) der Breite eines Strahlungsabtastteils des Strahlungsdetektors ist. Gemäß dem gerade beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Wählscheibe keine Codiererscheibe umfassen. Jede der vorstehend beschriebenen Wählscheiben-Steuereinheiten kann dazu ausgelegt sein, gedrückt (oder "geklickt") zu werden, um eine Funktion vom Tastentyp zu aktivieren.
7 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Bildlaufstruktur 700, die einen Teil einer Maus oder dergleichen bilden kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Bildlaufstruktur 700 umfaßt ein Bildlaufrad 710, eine Bildlaufrad-Abstützung 715 und eine Taste 720, die durch Schieben in einer Abwärtsrichtung am Bildlaufrad aktiviert werden kann. Das Bildlaufrad kann durch einen Benutzer unter Verwendung beispielsweise eines Fingers 725 gedreht und nach unten geschoben werden. Die Taste 720 wird durch einen Benutzer aktiviert, der das Bildlaufrad schiebt und losläßt oder das Bildlaufrad nach unten schiebt und während des Bildlaufs niederhält. Das Bildlaufrad 710 ist an einem Lager 730 mit geringer Reibung montiert, um die Drehreibung während des Drehens zu minimieren. Das Bildlaufrad 710 ist so ausgelegt, daß es nicht einrastet, während es sich dreht, um die Drehreibung weiter zu minimieren. Das Bildlaufrad weist auch eine relativ große Masse auf, so daß sich das Bildlaufrad weiter dreht (z.B. für einen verlängerten Zeitraum), nachdem ein Benutzer dem Bildlaufrad ein Drehmoment verliehen hat. Das Vorsehen eines Rades mit einer relativ großen Masse und einer geringen Rollreibung ohne Einrasten sorgt für einen vereinfachten Bildlauf durch eine große Anzahl von Zeilen und/oder Seiten, die auf einem Monitor angezeigt werden. Das Bildlaufrad kann dazu ausgelegt sein, durch eine Vielzahl von Textseiten oder eine Vielzahl von Zeilen über einen einzigen Schub durch einen Benutzer zum Drehen des Bildlaufrades zu laufen. Das Bildlaufrad kann ein relativ hohes Trägheitsmoment (z.B. aus einem relativ dichten Material und mit einer relativ hohen Umfangsgewichtung bestehen) und ein Lager mit relativ geringer Reibung aufweisen. 80% oder mehr der Masse des Bildlaufrads können beispielsweise in einem Teil des Bildlaufrades angeordnet sein, der in 80% der Radius des Bildlaufrades liegt oder diesen übersteigt (d.h. ≥ 0,8 × r des Bildlaufrades). Ferner kann das Bildlaufrad dazu ausgelegt sein, keine Kraftrückkopplung (Einrastung) vorzusehen, was Reibungskräfte am Bildlaufrad begrenzt. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel ist das Bildlaufrad mit einem Motor (nicht dargestellt) gekoppelt, der dazu ausgelegt ist, ein steuerbares Drehmoment für das Bildlaufrad vorzusehen, um ein Bildlaufrad mit einem relativ hohen Trägheitsmoment zu simulieren. Das auf das Bildlaufrad aufgebrachte Drehmoment könnte durch Steuern des zum Motor gelieferten Stroms gesteuert werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sorgt das Bildlaufrad 710 für einen Bildlauf, der geringer als eine Zeilenbreite, die auf einem Computermonitor angezeigt wird, ist, und kann einen Bildlauf auf Pixelniveau bereitstellen.
8A und 8B sind eine vereinfachte Querschnittsansicht einer und eine Draufsicht auf eine Steuervorrichtung 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 800 kann eine Vorrichtung vom Maustyp oder dergleichen sein. Die Steuervorrichtung 800 umfaßt eine erste und eine zweite Taste 805 bzw. 810 und umfaßt eine erste und eine zweite Tastenabtastvorrichtung, die jeweils der ersten und der zweiten Taste zugeordnet sind. Eine erste Tastenabtastvorrichtung 815 ist in 8A gezeigt. Die Abtastvorrichtungen erfassen einen Druck oder ein Herabdrücken der Tasten und sind dazu ausgelegt, Bildlaufbefehle zu codieren. Die Bildlaufbefehle können von einer Rechenvorrichtung wie z.B. einem Personalcomputer zum Cursorbildlauf, zum Seitenbildlauf oder dergleichen verwendet werden. Die Taste 805 und ihre zugehörige Abtastvorrichtung 815 können beispielsweise dazu ausgelegt sein, einen Abwärtsbildlauf zu steuern, während die Taste 810 und ihre zugehörige Abtastvorrichtung (nicht dargestellt) dazu ausgelegt sein können, einen Aufwärtsbildlauf zu steuern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sorgt ein kurzer Druck auf eine der Tasten für ein Bildlaufausmaß, das zu einem einzigen Einrasten eines herkömmlichen Bildlaufrades äquivalent ist. Ein Druck mit längerer Dauer kann einen verlängerten Bildlauf vorsehen, der zu einer Anzahl von Einrastungen eines herkömmlichen Bildlaufrades äquivalent ist. Alternativ kann ein leichter Druck (beispielsweise wenn die Abtastvorrichtungen druckempfindlich sind) auf eine der Tasten ein einzelnes Einrasten des Bildlaufs vorsehen, wobei ein festerer Druck einen verlängerten Bildlauf (z.B. mehrere Einrastäquivalente) vorsehen kann. Alternativ kann ein härterer Druck einen relativ schnellen Bildlauf vorsehen, wohingegen ein leichterer Druck einen relativ langsamen Bildlauf und eine relativ feine Bildlaufsteuerung vorsehen kann. Die Abtastvorrichtung kann Kraftsensoren wie z.B. piezoelektrische Vorrichtungen, eine Piezowiderstandsvorrichtung wie z.B. ein leitendes Piezowiderstands-Polymer, das den Widerstand in einer vorhersagbaren Weise mit dem Aufbringen einer Kraft an seiner Oberfläche ändert, wie z.B. die Force Sensing Resistors^TM von Interlink Electronics in Carpinteria, Kalifornien, oder ähnlich funktionierende Krafterfassungsvorrichtungen sein. Obwohl die Tasten 805 und 810 als auf der Maus angeordnet gezeigt sind, können die Tasten an einer Vielzahl von Stellen angeordnet sein, wie z.B. auf den Seiten der Steuervorrichtung oder an der Oberseite und der Seite der Steuervorrichtung. Obwohl die Tasten 805 und 810 als nebeneinander angeordnet gezeigt sind, kann ferner eine Taste vor der anderen angeordnet sein, wie in 8C gezeigt.
8D und 8E sind vereinfachte Diagramme einer Steuervorrichtung 800', die eine Draufsicht auf die und eine Vorderansicht der Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Steuervorrichtung 800' unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Steuervorrichtung 800 insofern, als die Steuervorrichtung 800' eine erste Schaltvorrichtung 820 umfaßt, die mit der ersten Tastenabtastvorrichtung 815 gekoppelt ist, und eine zweite Schaltvorrichtung 825 umfaßt, die mit der zweiten Tastenabtastvorrichtung 817 gekoppelt ist. Obwohl die Abtastvorrichtungen in 8D und 8E als unter den Schaltvorrichtungen angeordnet gezeigt sind, können die Abtastvorrichtungen alternativ über den Abtastvorrichtungen oder an anderen Stellen angeordnet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Abtastvorrichtungen 815 und 817 dazu ausgelegt, eine Bildlaufrate eines graphischen Objekts auf der Basis des von den Abtastvorrichtungen erfaßten Kraftpegels zu steuern. Wenn ein Benutzer beispielsweise das Ausmaß der Kraft erhöht, die auf die Taste 805 oder 810 ausgeübt wird, sind die Abtastvorrichtung 817 bzw. 815 dazu ausgelegt, das zunehmende Ausmaß der Kraft zu erfassen und entsprechend die Bildlaufrate zu erhöhen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Bildlaufrate durch die Abtastvorrichtungen nicht beeinflußt, bis entweder der Schalter 820 oder 825 aktiviert wird. Das heißt, ungeachtet des von den Abtastvorrichtungen erfaßten Drucks wird der Bildlauf nicht begonnen, bis einer der Schalter 820 oder 825 aktiviert wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Bildlauf eingeleitet, wenn die von den Abtastvorrichtungen erfaßte Kraft größer ist als eine Schwellenkraft. Das Implementieren einer Schwellenkraft, um den Bildlauf einzuleiten, verhindert einen versehentlichen Bildlauf, der vom Benutzer nicht beabsichtigt ist.
8F und 8G sind eine vereinfachte Draufsicht auf Steuervorrichtungen 800'' und 800''', die vier Tasten 830a – 830d umfassen, die dazu ausgelegt sein können, den Bildlauf entlang von zwei Achsen wie z.B. entlang der x- und y-Achse, entlang der x- und z-Achse, entlang der y- und z-Achse oder dergleichen zu steuern. Die Tasten 830a – 830d können mit Schaltern und/oder Abtastvorrichtungen wie z.B. den vorstehend beschriebenen gekoppelt sein, um einen Bildlauf und eine Bildlaufrate von graphischen Objekten, die auf einer Anzeige angezeigt werden, zu steuern. Obwohl die Tasten 830a – 830d in 8F bzw. 8G ausgerichtet und in einem rechteckigen Muster gezeigt sind, können die Tasten in verschiedenen Positionen für eine Finger- und Daumenbedienung oder dergleichen angeordnet sein.
9A und 9B sind eine vereinfachte Draufsicht auf eine und Seitenansichten einer Steuervorrichtung 900 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Ansicht der Steuervorrichtung 900 in 9A liegt im Vergleich zur Ansicht in 9B entlang einer Ebene, die zur Ebene der Seite senkrecht ist und die Linie A-A enthält. Die Steuervorrichtung 900 kann eine Vorrichtung vom Maustyp oder dergleichen sein. Die Steuervorrichtung 900 umfaßt ein Bildlaufrad 905 und eine Stützstruktur 910, die dazu ausgelegt ist, das Bildlaufrad entlang eines ringförmigen Teils 915 des Bildlaufrades abzustützen. Der ringförmige Teil des Bildlaufrades umfaßt eine Vielzahl von Zähnen 920. Drei der Zähne 920, die sich im ringförmigen Teil 915 des Bildlaufrades befinden, sind in der Draufsicht auf die Steuervorrichtung in 9B gezeigt. Insbesondere zeigt 9B zwei der Zähne 920 nahe einer mittleren Position des Bildlaufrades und einen Zahn nahe einer oberen Position des Bildlaufrades Alle Zähne 920 sind in der Seitenansicht der Steuervorrichtung in 9A gezeigt. Die Zähne 920 sind dazu ausgelegt, mit einer entsprechenden Vielzahl von Zähnen 925 der Stützstruktur zu verschachteln (oder einzugreifen). Die Zähne 925 sind ähnlich zu den Zähnen 920 gestaltet. Die Zähne 925 könnten auf einem Ring 930 der Stützstruktur angeordnet sein und könnten dazu ausgelegt sein, sich zu drehen, wenn das Bildlaufrad von einem Benutzer gedreht wird. Drei der Zähne 925 sind auf dem Ring 930 in der Draufsicht auf die Steuervorrichtung in 9B gezeigt. Insbesondere zeigt 9B zwei der Zähne 925 nahe einer Mittelposition des Bildlaufrades und einen Zahn nahe einer oberen Position des Bildlaufrades. Der Ring 930 könnte wirksam mit einem Codierer 935 gekoppelt sein, der dazu ausgelegt ist, Drehungen des Rings zu codieren und dadurch Drehungen des Bildlaufrades zu codieren. Obwohl die Zähne 920 und 925 als im Allgemeinen mit dreieckiger Form gezeigt sind, könnten die Zähne andere Formen aufweisen, wie z.B. rechteckig, abgerundet oder andere Formen. Obwohl das Bildlaufrad 905 und die Stützstruktur 910 als dazu ausgelegt, Bildlaufradfunktionen für eine Vorrichtung vom Maustyp bereitzustellen, gezeigt sind, könnten das Bildlaufrad und die Stützstruktur auch in anderen Steuervorrichtungen enthalten sein, für die es unzweckmäßig sein könnte, das Bildlaufrad über eine Naben- und Achsen-Anordnung abzustützen. Obwohl das Bildlaufrad 905 in 9A als für einen Zugriff und eine Verwendung von oben gestaltet gezeigt ist, kann das Bildlaufrad auch für einen Seitenzugriff und eine Seitenverwendung angeordnet sein, wie in 9C gezeigt. In einer an der Seite montierten Position könnte das Bildlaufrad eine durch den Daumen gesteuerte Bedienung des Bildlaufrades vorsehen. Obwohl 9C das Bildlaufrad vertikal montiert zeigt, könnte das Bildlaufrad alternativ horizontal montiert sein oder entlang einer anderen Achse montiert sein, die eine komfortable Daumenbedienung des Bildlaufrades vorsieht. Das Bildlaufrad könnte auch eine Tasteneinrichtung (nicht dargestellt) bereitstellen, die dazu ausgelegt ist, das Bildlaufrad mit einer Tastenfunktion zu versehen. Ein Benutzer könnte beispielsweise das Bildlaufrad drücken (oder klicken), um eine Tasteneinrichtung zu aktivieren. Die Steuervorrichtung könnte auch eine Vielzahl von Tasten wie z.B. Tasten 940 umfassen und könnte eine Einrichtung umfassen, um die X-Y-Positionen von graphischen Objekten zu steuern, wie z.B. eine Kugel 945, die wirksam mit dem Decodierer 935 oder einem optischen Codierer (nicht dargestellt) gekoppelt ist, der dazu ausgelegt ist, X-Y-Positionen von graphischen Objekten zu steuern.
10 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung 1000 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 1000 kann eine Vorrichtung vom Maustyp oder dergleichen sein. Die Steuervorrichtung 1000 umfaßt ein Bildlaufrad 1005, eine optische Codiererschaltung 1010 und einen Einrastmechanismus 1015. Die optische Codiererschaltung kann eine Strahlungsquelle wie z.B. eine LED und einen Photodetektor umfassen, der dazu ausgelegt ist, Licht von der LED zu erfassen und Drehungen des Bildlaufrades zu codieren. Der Einrastmechanismus ist dazu ausgelegt, eine taktile Kraftrückkopplung zum Benutzer zu liefern. Das Einrasten von herkömmlichen Steuervorrichtungen wird synchronisiert, um optische Codiersignale beispielsweise zur Bildlaufsteuerung eines auf einem Computermonitor angezeigten graphischen Objekts zu erzeugen. Eine solche Synchronisation macht die Konfiguration von typischen Einrastmechanismen kompliziert, was sie kostspielig herzustellen macht. Der Einrastmechanismus 1015 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist mit den optischen Codiersignalen, die von der optischen Codiererschaltung 1010 erzeugt werden, nicht synchronisiert und kann daher mechanisch einfacher sein als herkömmliche Einrastmechanismen. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von Codierschlitzen im Bildlaufrad größer als die Anzahl (z.B. zweimal die Anzahl) von Einrastschritten pro Umdrehung des Bildlaufrades. Das Bildlaufrad könnte beispielsweise 48 Schlitze für 24 Einrastschritte pro Umdrehung des Bildlaufrades umfassen. Der zum Codieren von Drehungen des Bildlaufrades verwendete Codierer könnte dazu ausgelegt sein, acht zählbare Zustände für jeden Einrastschritt bereitzustellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Mikroprozessor der Steuervorrichtung dazu ausgelegt, ein Programm eines adaptiven Algorithmus abzuarbeiten, das dazu ausgelegt ist, eine Codierung von Bildlaufraddrehungen vorzusehen, die nicht mit den Einrastschritten synchronisiert sind. Wenn das Bildlaufrad beispielsweise für einen vorbestimmten Zeitraum (z.B. zwei Sekunden) gestoppt bleibt, könnte der Positionszähler der Steuervorrichtung auf Null gesetzt werden. Wenn das Bildlaufrad beginnt, sich wieder zu bewegen (d.h. von einem Benutzer gedreht wird), werden die zählbaren Zustände gezählt (plus oder minus für eine Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des Bildlaufrades), und wenn die Hälfte eines Zählerzustandes durchlaufen wird (z.B. Übergang vom Zählerzustand 4 auf 5 oder vom Zählerzustand –4 auf –5), wird eine Bildlaufradmeldung von der Steuervorrichtung erzeugt. Der Zeitpunkt, zu dem die Meldung erzeugt wird, ist so ausgelegt, daß er dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Rückkopplungseinrastung erzeugt wird. Da der Mikroprozessor dazu ausgelegt ist, das Programm des adaptiven Algorithmus abzuarbeiten, könnte die Meldung erzeugt werden, ohne eine genaue mechanische Ausrichtung der Schlitze und Einrastschritte zu erfordern.
11A ist eine vereinfachte Stirnansicht einer Steuervorrichtung 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 1100 kann eine optische Mausvorrichtung oder dergleichen sein. Die Steuervorrichtung 1100 umfaßt einen ersten und einen zweiten Reibungsklotz 1105 bzw. 1110, die am hinteren Ende der Steuervorrichtung angeordnet sind, einen ersten und einen zweiten Kraftsensor 1115 bzw. 1120, und eine Leiterplatte 1125. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Kraftsensoren mit einer Steuereinheit (z.B. einer Mikrosteuereinheit) auf der PCB-Platine gekoppelt. Die Kraftsensoren sind dazu ausgelegt, den Druck (oder nicht) der Hand eines Benutzers auf der Steuervorrichtung zu erfassen, und das Mikrosteuereinheits-Programm ist dazu ausgelegt, auf der Basis der erfaßten Kraft die Steuervorrichtung in eine "Schlafbetriebsart" (d.h. eine Betriebsart mit verringertem Stromverbrauch) zu versetzen, die Steuervorrichtung in einer "Einschaltbetriebsart" (d.h. normalen Betriebsart) zu belassen oder die Steuervorrichtung von der Schlafbetriebsart in die Einschaltbetriebsart zu überführen. Wenn beispielsweise kein Handdruck erfaßt wird, kann die Mikrosteuereinheit Schlafbetriebsartsignale zu den verschiedenen Komponenten der Steuervorrichtung senden, damit sie in die Schlafbetriebsart eintritt. Durch Vorsehen von solchen Schlafbetriebsarten wird der Leistungsverbrauch der Steuervorrichtung verringert und kann die Lebensdauer der Batterien, die für batteriegespeiste Ausführungsbeispiele verwendet werden, verlängern.
11B ist eine Draufsicht auf eine Steuervorrichtung 1100' gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung umfaßt vier Kraftsensoren 1130a, 1130b, 1130c und 1130d (in Durchsicht gezeigt), die am Boden der Steuervorrichtung 1100 angeordnet sind. Die vier Kraftsensoren können dazu ausgelegt sein, ein Rechts- und Links-Drehmoment, das auf die Steuervorrichtung aufgebracht wird, und ein Vorwärts-Rückwärts-Drehmoment, das auf die Steuervorrichtung aufgebracht wird, zu messen und die zwei Drehmomente zu vergleichen, um Steuersignale bereitzustellen, wie z.B. Steuersignale zum Steuern eines horizontalen Bildlaufs und eines vertikalen Bildlaufs eines graphischen Objekts. Insbesondere können die Links-Rechts-Drehmomente durch die Kraftsensoren 1130a und 1130c und die Kraftsensoren 1130b und 1130d erfaßt werden und die Vorwärts-Rückwärts-Drehmomente können durch die Kraftsensoren 1130a und 1130b und die Kraftsensoren 1130c und 1130d im Wesentlichen gleichzeitig erfaßt werden. Die erfaßten Drehmomente können verglichen werden und ein Steuersignal aus diesen erzeugt werden, um beispielsweise einen horizontalen Bildlauf eines graphischen Objekts zu steuern. Der Vergleich der gemessenen Drehmomente kann die Verwendung von Differenzen oder Verhältnissen der gemessenen Drehmomente für die Steuersignalerzeugungen umfassen. Das Rechts- oder Links-Drehmoment zum Steuern des horizontalen Bildlaufs kann beispielsweise durch (a + c) – (b + d) berechnet werden und das Vorwärts- oder Rückwärtsdrehmoment zum Steuern des vertikalen Bildlaufs kann durch (a + b) – (c + d) berechnet werden, so daß sich a, b, c und d auf die Drehmomente um die Kraftsensoren 1130a, 1130b, 1130c bzw. 1130d beziehen. Die Kraftsensoren können eine Vielzahl von Mechanismen umfassen, wie z.B. Kraftabtastwiderstände, piezoelektrische Sensoren, kapazitive Sensoren oder dergleichen. Die Steuervorrichtung 1100 kann auch andere Eingabevorrichtungen wie z.B. Tasten, Rollkugeln, Bildlaufräder oder dergleichen umfassen. Die Steuervorrichtung kann Reibungsklötze (nicht dargestellt) umfassen, die nicht mit Kraftsensoren gekoppelt sind, die eine gleichmäßige Plattform vorsehen, damit die Steuervorrichtung auf diesen sitzt, so daß die Steuervorrichtung unter der Kraft der Hand eines Benutzers nicht schaukelt.
12A und 12B sind vereinfachte Seitenansichten und 12C ist eine vereinfachte Draufsicht auf einen Bildlaufradmechanismus 1200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Bildlaufradmechanismus sieht ein Einrasten mit geringer Reibung und geringem Geräusch (nachstehend genauer beschrieben) vor. Der Bildlaufradmechanismus kann ein Teil eines Bildlaufrades einer Maus, einer Tastatur oder dergleichen sein. Der Mechanismus umfaßt ein erstes und ein zweites mit Zähnen versehenes Rad 1205 bzw. 1210, einen Magneten 1215 und ein Lager 1220. Das erste mit Zähnen versehene Rad ist so ausgelegt, daß es fest ist, und das zweite mit Zähnen versehene Rad ist so ausgelegt, daß es in Bezug auf das erste mit Zähnen versehene Rad gedreht wird. Das erste mit Zähnen versehene Rad kann am Gestell einer Maus oder dergleichen montiert sein und das zweite mit Zähnen versehene Rad kann am Bildlaufrad der Maus montiert sein. Jedes mit Zähnen versehene Rad umfaßt beispielsweise 24 Zähne 1225, die durch den Magneten magnetisiert werden. Die Magnetkraft zwischen den Zähnen ändert sich, wenn die Zähne aneinander vorbei gedreht werden. Wenn die Zähne ausgerichtet sind, liegt die Kraft zwischen den Zähnen auf einem Maximum, und wenn die Zähne nicht ausgerichtet sind, fällt die Kraft auf ein Minimum. Ferner liegt das Drehmoment zwischen den Zähnen für ausgerichtete Zähne auf einem Minimum, und wenn die Zähne fehlausgerichtet sind, versucht das Drehmoment an den Zähnen, die Zähne wieder auszurichten. Wenn die Zähne den Mittelpunkt zwischen zwei einander zugewandten Zähnen passieren, wirkt das Drehmoment, das der Bewegung entgegenwirkte, zum Begünstigen der Bewegung. Die Änderung der Kraft zwischen den Zähnen sieht eine Einrastkraft am Bildlaufrad vor, die von einem Benutzer als taktile Rückkopplungskraft gespürt wird. In Abhängigkeit von der Form und/oder Breite der Zähne kann sich die Änderung der Kraft zwischen maximaler Kraft und minimaler Kraft schnell oder langsam ändern, was eine starke oder sanfte Einrastkraft bereitstellt. Die Zähne können beispielsweise so geformt sein, daß das Magnetfeld konzentriert wird und die Magnetkraft zwischen den Zähnen maximal verstärkt wird. Wie in 12B gezeigt, können die Zähne v-förmig sein, um eine Magnetfeldverstärkung und eine Magnetkraftverstärkung zwischen den Zähnen bereitzustellen. Obwohl die Einrastkraft nach Wunsch eingestellt werden kann, ist die Reibung zwischen dem ersten und dem zweiten mit Zähnen versehenen Rad relativ klein, da die Räder über das an ihren Zentren montierte Lager mechanisch gekoppelt sind. Obwohl 12B ein einzelnes Lager zeigt, das in den Zentren der mit Zähnen versehenen Räder montiert ist, können eine Vielzahl von Lagern verwendet werden, um die Räder drehbar zu koppeln. Obwohl ein einzelner Magnet 1215 in 12A als zwischen den mit Zähnen versehenen Rädern angeordnet gezeigt ist, können eine Anzahl von Magneten verwendet werden, um die mit Zähnen versehenen Räder zu magnetisieren, beispielsweise können Magnete vielmehr an den Außenseiten der mit Zähnen versehenen Räder als zwischen den Rädern montiert sein. Alternativ können die Zähne jeweils einen an diesen montierten Magneten aufweisen. Alternativ können die mit Zähnen versehenen Räder Magnete sein oder jeder Zahn kann ein Magnet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Zähne an einem oder beiden der mit Zähnen versehenen Räder zum Codieren der Drehung eines Bildlaufrades verwendet werden. Ein Magnetfelddetektor 1225 kann beispielsweise benachbart zu den Zähnen des zweiten mit Zähnen versehenen Rades, das an einem Bildlaufrad montiert ist, montiert sein.
12D zeigt einen Bildlaufradmechanismus 1250 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ähnlich dem vorstehend beschriebenen Bildlaufradmechanismus 1200 sieht das Bildlaufrad 1250 ein Einrasten über magnetische Wechselwirkungen vor. Der Bildlaufradmechanismus 1250 umfaßt ein reibungsarmes Lager 1255, das in einer Buchse 1260 montiert ist, einen Magneten 1265, der mit einem Stator 1270 und einem Rotor 1275 gekoppelt ist, und ein Bildlaufrad 1280. Der Stator kann einen einzelnen Arm oder eine Vielzahl von Armen umfassen. Der Rotor umfaßt eine Vielzahl von Armen (z.B. 24 Arme), die innerhalb des Bildlaufrades montiert sind. Der Magnet kann zylindrisch sein und die Buchse 1260 umgeben. Die Arme des Rotors und des Stators können so geformt (z.B. v-förmig) sein, daß die Magnetfeldlinien zwischen den Armen konzentriert werden, wenn die Arme in unmittelbarer Nähe zueinander liegen. Ein Magnetfeldverschluß 1285, der mit einem Ende des Magneten gekoppelt ist, kann vorgesehen sein, um die Magnetfeldübertragung auf den Rotor zu verstärken. Im Magnetfeldverschluß kann eine Kerbe ausgebildet sein, um zu ermöglichen, daß Strahlung mit Zonen 1290 eines optischen Codierers am Bildlaufrad in Wechselwirkung tritt. Der Magnetfeldverschluß kann ein Scheibenteil von 270° (d.h. eine Scheibe mit einer Kerbe von 90°) sein und entspricht der Entfernung eines näheren Teils in einem Bereich nahe der optischen Barriere.
Da die Einrastkräfte, die vom Bildlaufradmechanismus 1200 und 1250 bereitgestellt werden, vielmehr magnetisch als mechanisch, wie von herkömmlichen Bildlaufrädern vorgesehen, bereitgestellt werden, sieht der Bildlaufradmechanismus 1200 und 1250 ein Einrasten mir relativ geringem Geräusch vor. Da das Einrasten nicht mechanisch induziert wird, modifiziert sich die Einrasteigenschaft überdies gewöhnlich nicht mit der Verwendung im Gegensatz zu einem mechanischen Mechanismus, der gewöhnlich mit der Verwendung verschleißt.
13 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Steuervorrichtung 1300, die an einer Vorrichtung 1305 vom Maustyp angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 1300 ist eine stabförmige Vorrichtung (die manchmal als "Steuerhebel" bezeichnet wird), die dazu ausgelegt ist, die Bearbeitung von graphischen Objekten auf einem Computermonitor oder dergleichen zu steuern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel bewirkt das Schieben der Steuervorrichtung mit einer ersten Kraft, daß graphische Objekte mit einer ersten Rate laufen, verschoben werden oder anderweitig bearbeitet werden. Das Aufbringen der ersten Kraft auf die Steuervorrichtung in den x-Richtungen bewirkt beispielsweise einen Bildschirmlauf in der x-Richtung mit der ersten Rate. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bewirkt das Schieben der Steuervorrichtung mit einer zweiten Kraft, die größer ist als die erste Kraft, daß der Bildlauf, die Verschiebung und Bearbeitung mit einer zweiten Rate geschehen, die höher ist als die erste Rate. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel aktiviert die zweite Rate nicht, bis die zweite Kraft auf die Steuervorrichtung für einen vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise 1/4 einer Sekunde, 1/2 einer Sekunde oder irgendeinen anderen gewünschten Zeitraum, aufgebracht wurde. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen der Bildlauf, die Verschiebung oder andere Bearbeitungen von graphischen Objekten eine zunehmende Rate auf, wenn der Steuerhebel zunehmend aus seiner neutralen Position bewegt wird. Die vergrößerte Bewegung aus der neutralen Position kann einer erhöhten Rückstellkraft wie z.B. der vorstehend beschriebenen zugeordnet sein. Obwohl die Steuervorrichtung 1300 in 13 als einen Teil einer Vorrichtung vom Maustyp bildend gezeigt ist, kann die Steuervorrichtung in anderen Vorrichtungen wie z.B. Tastaturen, Tastenfeldern Rollkugeln oder dergleichen enthalten sein. Gemäß einem gewissen Ausführungsbeispiel ist der Steuerhebel so ausgelegt, daß er um mindestens fünfzehn Grad aus seiner neutralen Position geneigt wird. Eine solche Neigung sieht eine komfortable Finger- (oder Hand-) Bewegung vor und sieht eine Rückkopplung vor, daß der Steuerhebel aktiviert wurde, beispielsweise im Vergleich zu einem Steuerhebel, der dazu ausgelegt ist, im Wesentlichen keine Bewegung bereitzustellen (z.B. eine Neigung von weniger als etwa einem Grad). Verschiedene Steuerhebelmechanismen und Betriebsverfahren sind im einzelnen im US-Patent Nr. 5 911 627 und im US-Patent Nr. 6 248 018 beschrieben, die durch den Hinweis für alle Zwecke hierin aufgenommen werden und im Besitz des Eigentümers der gerade beschriebenen Erfindung stehen.
Die vorstehend beschriebenen Anordnungen der Vorrichtung und Verfahren erläutern lediglich Anwendungen der Prinzipien dieser Erfindung und viele weitere Ausführungsbeispiele und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen. Obwohl beispielsweise zahlreiche Ausführungsbeispiele von Steuervorrichtungen hierin als zwei Tasten umfassend beschrieben wurden, die dazu ausgelegt sind, eine Vielzahl von Steuerfunktionen bereitzustellen, könnten andere Ausführungsbeispiele von Steuervorrichtungen mehr als zwei Tasten umfassen, um zusätzliche Steuerfunktionen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Der Schutzbereich der Erfindung sollte daher nicht mit Bezug auf die obige Beschreibung bestimmt werden, sondern sollte statt dessen mit Bezug auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit ihrem vollen Umfang an Äquivalenten bestimmt werden.

Claims

Steuervorrichtung zum Steuern von graphischen Objekten, die auf einem Monitor angezeigt werden, wobei die Steuervorrichtung umfaßt: ein Gehäuse; und eine Schiebervorrichtung, die an einem vorderen Teil des Gehäuses angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, den Bildlauf des graphischen Objekts auf dem Monitor zu steuern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schiebervorrichtung umfaßt eine Schiebertaste, die dazu ausgelegt ist, ungefähr entlang einer Achse unter einer Benutzerkraft zu gleiten; und eine Schieberführung, die dazu ausgelegt ist, die Schiebertaste ungefähr entlang der Achse zu führen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schiebervorrichtung ferner einen Codierer umfaßt, der dazu ausgelegt ist, das Verschieben der Schiebertaste zu codieren, um den Bildlauf des graphischen Objekts zu steuern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Codierer einen magnetischen Codierer umfaßt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der magnetische Codierer umfaßt einen Magneten, der mit einem der Schiebertaste und des Gehäuses gekoppelt ist; und einen Detektor, der mit dem anderen der Schiebertaste und des Gehäuses gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, eine Position des Magneten zu erfassen und die Position zu codieren.
Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Detektor zumindest einer von einem Hall-Effekt-Detektor, einem Magnetwiderstands-Riesensensor und einem anisotropen Magnetwiderstandssensor ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Codierer mindestens einer von einem Widerstandssensor, einem kapazitiven Sensor, einem induktiven Sensor und einem elektromechanischen Codierer und einem magnetischen Codierer ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Schiebertaste dazu ausgelegt ist, entlang einer Vielzahl von Achsen zu gleiten, um den Bildlauf des graphischen Objekts entlang einer entsprechenden Vielzahl von Achsen auf einer Anzeige zu steuern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Codierer ferner einen Analog-Digital-Wandler umfaßt, der dazu ausgelegt ist, die codierten Signale zu digitalisieren.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schiebervorrichtung ferner eine Rückstelleinrichtung zum Aufbringen einer Rückstellkraft auf den Schieber in einer Position, die von einer neutralen Position des Schiebers verschoben ist, umfaßt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schiebertaste dazu ausgelegt ist, etwa 3 Millimeter von der neutralen Position in entweder einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu gleiten.
Steuervorrichtung mit: einer Rollkugel-Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, den Bildlauf von graphischen Objekten, die auf einer Anzeige angezeigt werden, zu steuern; einem x/y-Verschiebungssensor, der dazu ausgelegt ist, die relative Bewegung der Steuervorrichtung relativ zu einer Oberfläche zu erfassen und die Bewegung eines auf einer Anzeige angezeigten graphischen Objekts zu steuern, wobei die Bewegung der relativen Bewegung entspricht.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der x/y-Verschiebungssensor mindestens einer von einer weiteren Rollkugel und einem optischen Sensor ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Rollkugel-Steuereinheit eine Rollkugel umfaßt eine Rollkugel, die dazu ausgelegt ist, unter einer Benutzerkraft zu rollen; eine Rollkugel-Stützstruktur, die dazu ausgelegt ist, die Rollkugel drehbar abzustützen; einen Rollkugelsensor, der dazu ausgelegt ist, die Drehung der Rollkugel zu erfassen; und einen Drucksensor, der dazu ausgelegt ist, eine Abwärtskraft auf die Rollkugel zu erfassen und eine Tastenfunktion in Reaktion auf die Abwärtskraft bereitzustellen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuervorrichtung eine Maus ist.
Steuersystem zum Steuern eines graphischen Objekts mit: einem Computer, einer Anzeige, die betriebsfähig mit dem Computer gekoppelt ist, einer Steuervorrichtung, die ein Bildlaufrad umfaßt, wobei das Bildlaufrad dazu ausgelegt ist, von einem Benutzer gedrückt zu werden, um ein Pull-down-Menü in der Position eines Cursors auf der Anzeige anzuzeigen, wobei die Steuervorrichtung dazu ausgelegt ist, unter einer Benutzerkraft zu arbeiten, um einen Cursor über einer Menüoption einer Vielzahl von Menüoptionen vom Pull-down-Menü zu positionieren, und wobei die Menüoption von einem Benutzer ausgewählt werden kann, der die Steuervorrichtung bedient.
Steuersystem nach Anspruch 16, wobei die Steuervorrichtung mindestens eine Taste umfaßt; und wobei die Menüoption vom Benutzer ausgewählt werden kann, der das Bildlaufrad oder die Taste drückt.
Steuersystem nach Anspruch 16, wobei die Vielzahl von Menüoptionen Optionen zum Konfigurieren der Steuervorrichtung als TV-Fernsteuerung, als Diaprojektor-Steuereinheit oder als Internet-Steuereinheit umfassen.
Steuervorrichtung mit einem Bildlaufrad, das dazu ausgelegt ist, von einem Benutzer gedreht zu werden, einer elektronischen Rückkopplungsvorrichtung, die mit dem Bildlaufrad gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Einrastkräfte zum Bildlaufrad zu liefern, während das Bildlaufrad vom Benutzer gedreht wird; und einen Drehdetektor, der dazu ausgelegt ist, Drehungen des Bildlaufrades zu erfassen, wobei die elektronische Rückkopplungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, Einrastkräfte zum Bildlaufrad zu liefern, so daß sie ungefähr mit den vom Drehdetektor erzeugten codierten Impulsen übereinstimmen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Einrastkräfte Impulskräfte oder Schwingungskräfte sind.
Steuervorrichtung nach Anspruch 19, welche ferner eine Steuereinheit umfaßt, die dazu ausgelegt ist, von einem Benutzer programmiert zu werden, um die Intensität der Einrastkräfte zu ändern.
Steuervorrichtung mit: einem oberen Gehäuse mit einer Oberseite und mindestens einer im wesentlichen vertikalen Seite mit einer darin ausgebildeten Öffnung; einem Rollrad mit einer Kontaktfläche, wobei sich zumindest ein Teil der Kontaktfläche durch die Öffnung erstreckt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Teil der Kontaktfläche, der sich durch die Öffnung erstreckt, zur Bedienung durch den Daumen eines Benutzers angeordnet ist, welcher an der vertikalen Seite des oberen Gehäuses benachbart zur Öffnung angeordnet ist.
Wählscheiben-Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Parameter einer Rechenvorrichtung zu steuern, mit: einer Leiterplatte (PCB); einer Wählscheibe, die drehbar mit der PCB gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, von einem Benutzer gedreht zu werden; wobei die Wählscheibe eine erste abgeschrägte Oberfläche und eine zweite abgeschrägte Oberfläche umfaßt; einer Codiererscheibe, die mit der Wählscheibe gekoppelt ist und abwechselnde Strahlungsdurchlaßbereiche und Strahlungssperrbereiche aufweist; einer Strahlungsquelle, die mit der PCB gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Strahlung auf die erste abgeschrägte Oberfläche zu richten, wobei die erste abgeschrägte Oberfläche dazu ausgelegt ist, die Strahlung auf die zweite abgeschrägte Oberfläche zu reflektieren, und die zweite abgeschrägte Oberfläche dazu ausgelegt ist, die Strahlung auf die Codiererscheibe zu richten, und wobei die Strahlungsdurchlaßbereiche und die Strahlungssperrbereiche dazu ausgelegt sind, die Strahlung abwechselnd zum Detektor durchzulassen und die Strahlung zu sperren; einem Strahlungsdetektor, der dazu ausgelegt ist, die durch die Strahlungsdurchlaßbereiche durchgelassene Strahlung zu erfassen, wobei die Zunahme und Abnahme der erfaßten Strahlung codiert wird, um den Parameter zu steuern.
Wählscheiben-Steuereinheit nach Anspruch 24, wobei die erste und die zweite abgeschrägte Oberfläche polierte Oberflächen oder metallisierte Oberflächen sind.
Wählscheiben-Steuereinheit nach Anspruch 24, wobei zumindest eine der ersten abgeschrägten Oberfläche und der zweiten abgeschrägten Oberfläche gekrümmt ist, um die Strahlung auf den Detektor zu fokussieren.
Wählscheiben-Steuereinheit nach Anspruch 24, wobei der Parameter die Lautstärke ist.
Wählscheiben-Steuereinheit nach Anspruch 24, wobei die Wählscheiben-Steuereinheit dazu ausgelegt ist, an einer Tastatur montiert zu werden.
Steuervorrichtung mit: einer Bildlaufradabstützung; einem Bildlaufrad, das mit der Bildlaufradabstützung gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, von einem Benutzer gerollt und gedrückt zu werden; und einer Taste, die dazu ausgelegt ist, aktiviert zu werden, wenn das Bildlaufrad vom Benutzer gedrückt wird, wobei, wenn die Taste gedrückt wird, das Bildlaufrad dazu ausgelegt ist, eine erste Bildlaufeigenschaft in eine zweite Bildlaufeigenschaft zu ändern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Bildlaufradabstützung einen Auslegerarm umfaßt, der dazu ausgelegt ist, das Bildlaufrad abzustützen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 29, wobei die erste Bildlaufeigenschaft vertikalen Bildlauf umfaßt und die zweite Bildlaufeigenschaft horizontalen Bildlauf umfaßt.
Steuervorrichtung mit: einer Vielzahl von Tastenvorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, die Bewegung eines graphischen Objekts auf einer Anzeige zu steuern; und einer Vielzahl von Abtastvorrichtungen, die jeweils mit der Vielzahl von Tastenvorrichtungen gekoppelt sind, wobei jede Abtastvorrichtung dazu ausgelegt ist, ein graphisches Objekt mit einer Rate zu rollen, die zu einer von der Abtastvorrichtung erfaßten Kraft proportional ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 32, wobei zumindest eine erste und eine zweite Taste der Vielzahl von Tasten dazu ausgelegt sind, den Bildlauf entlang einer x-Achse eines Monitors zu steuern, und wobei zumindest eine dritte und eine vierte Taste der Vielzahl von Tasten dazu ausgelegt sind, den Bildlauf entlang einer y-Achse eines Monitors zu steuern.
Steuervorrichtung mit einem Bildlaufrad mit einer Vielzahl von Schlitzen und Speichen, die im Bildlaufrad ausgebildet sind; einem Einrastmechanismus, der dazu ausgelegt ist, Einrastkräfte vorzusehen, wenn das Bildlaufrad gedreht wird; einer Lichtquelle, die dazu ausgelegt ist, die Schlitze und Speichen mit Strahlung zu bestrahlen; einem optischen Codierer, der dazu ausgelegt ist, zunehmende und abnehmende Pegel der Strahlung zu erfassen, wenn die Schlitze und Speichen die Strahlung sperren und durchlassen, wenn das Bildlaufrad gedreht wird, und Signale entsprechend den Drehungen des Bildlaufrades auf der Basis der erfaßten zunehmenden und abnehmenden Strahlungspegel zu codieren, wobei die codierten Signale nicht mit den Einrastkräften synchronisiert sind; und einer Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein adaptives Programm abzuarbeiten, um die codierten Signale mit den Einrastkräften zu synchronisieren.
Steuervorrichtung mit einem Gehäuse mit einer Bodenfläche, die einen vorderen Teil und einen hinteren Teil aufweist; einem ersten Reibungsklotz und einem zweiten Reibungsklotz, die am vorderen Teil der Bodenfläche angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Reibungsklotz dazu ausgelegt sind, einen Druck von der Hand eines Benutzers zu erfassen, um die Steuervorrichtung einzuschalten, und wobei der erste und der zweite Reibungsklotz dazu ausgelegt sind, die Abwesenheit der Hand des Benutzers zu erfassen und die Steuervorrichtung in eine Schlafbetriebsart zu versetzen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 35, welche ferner einen dritten Reibungsklotz und einen vierten Reibungsklotz umfaßt, die am hinteren Teil der Bodenfläche angeordnet sind, wobei die Reibungsklötze dazu ausgelegt sind, ein erstes Drehmoment zu erfassen, um den Bildlauf eines graphischen Objekts entlang einer ersten Achse einer Anzeige zu steuern, und ein zweites Drehmoment zu erfassen, um den Bildlauf des graphischen Objekts entlang einer zweiten Achse der Anzeige zu steuern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 36, wobei die erste Achse eine x-Achse ist und die zweite Achse die y-Achse ist.
Wählscheiben-Steuereinheit mit: einem Bildlaufrad, das dazu ausgelegt ist, von einem Benutzer gedreht zu werden; einem ersten Rad, das mit dem Bildlaufrad gekoppelt ist und eine erste Vielzahl von magnetischen Zähnen umfaßt; und einem zweiten Rad, das eine zweite Vielzahl von magnetischen Zähnen umfaßt, wobei die erste Vielzahl von magnetischen Zähnen dazu ausgelegt sind, sich relativ zur zweiten Vielzahl von magnetischen Zähnen zu drehen, wenn das Bildlaufrad gedreht wird, und wobei die erste und die zweite Vielzahl von magnetischen Zähnen dazu ausgelegt sind, einander magnetisch anzuziehen oder magnetisch abzustoßen, um Einrastkräfte bereitzustellen, wenn die erste Vielzahl von magnetischen Zähnen und die zweite Vielzahl von magnetischen Zähnen relativ zueinander gedreht werden, wenn das Bildlaufrad gedreht wird.
Wählscheiben-Steuereinheit nach Anspruch 38, wobei das erste Rad und das zweite Rad eine gemeinsame zentrale Achse aufweisen, um die das erste Bildlaufrad konfiguriert ist sich zu drehen.
Maus mit: einem Steuerhebel, der dazu ausgelegt ist, um ein erstes Ausmaß durch eine erste Kraft gedreht zu werden, um ein graphisches Objekt mit einer ersten Rate auf einer Anzeige zu verschieben, und dazu ausgelegt ist, um ein zweites Ausmaß gedreht zu werden, das größer ist als das erste Ausmaß, um das graphische Objekt mit einer zweiten Rate auf der Anzeige zu verschieben, die größer ist als die erste Rate.