專利名稱：檢測設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視基本上為球形的本體的轉(zhuǎn)動和方位的至少一個的設(shè)備。本發(fā)明尤其，但不是排他地，涉及一種人機接口，其中用戶通過改變一個基本上為球形的本體的方位對機器輸入信息。
這種人機接口的一個例子是球跟蹤裝置，其中用戶直接移動一個球形本體，球的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度之一或二者將信息傳遞給相關(guān)的機器。這種人機接口的另一個例子是計算機鼠標(biāo)，其中一個球被安裝在殼體內(nèi)，球的一部分通過殼體凸出，以便和計算機鼠標(biāo)所在的表面接觸。用戶握住殼體并拖動鼠標(biāo)橫過表面而引起鼠標(biāo)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的速度和方向之一或二者把信息傳遞給相關(guān)的機器。這種人機接口的另一個例子是控制桿，其中在杠桿的一端形成一個球座連接，用戶移動杠桿而使得球在球座連接中轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的方向和速度之一或二者把信息傳遞給相關(guān)的機器。
用于監(jiān)視球形本體的方位的普通機構(gòu)利用一對正交設(shè)置的軸，它們和球形本體接觸，因而它們隨球形本體的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。每個軸的轉(zhuǎn)動使用各自的光學(xué)檢測器測量，其中光束被連附于每個軸上的葉片遮斷。所得的光脈沖以電子方式被記錄和處理，以便向主機提供方位信息。不過，外界物質(zhì)例如污物的進入可以干擾在球形本體和轉(zhuǎn)軸之間的摩擦特性，也可能妨礙光學(xué)檢測器使用的光束。
按照本發(fā)明，提供一種檢測器，其中使用感應(yīng)檢測方案來監(jiān)視安裝在一個球形本體內(nèi)或球形本體上的一個或幾個諧振電路的方位或轉(zhuǎn)動。利用這種結(jié)構(gòu)，可以減少運動部件的數(shù)量，借以改善可靠性。
在一個優(yōu)選實施例中，感應(yīng)檢測器包括發(fā)送天線和接收天線，它們借助于膜片和外界環(huán)境隔離，從而阻止外界物質(zhì)進入容納著和人機接口相關(guān)的電子電路的腔體內(nèi)。最好是，所述膜片是不可滲透的。
下面結(jié)合


本發(fā)明的示例的實施例，其中圖1示意地表示球形本體跟蹤裝置的側(cè)視圖；圖2是構(gòu)成圖1所示的球形本體跟蹤裝置的一部分的諧振電路的電路圖；圖3是構(gòu)成圖1所示的球形本體跟蹤裝置的一部分的通過球的中心的截面圖；圖4A-4E是構(gòu)成圖1所示的球形本體跟蹤裝置的一部分的在印刷電路板上設(shè)置的繞組的示意的平面圖；圖5示意地表示和圖1所示的球形本體跟蹤裝置相關(guān)的電子電路；圖6示意地表示對于圖1所述的球形本體跟蹤裝置的另一種替代的球形本體跟蹤裝置的側(cè)視圖；圖7示意地表示計算機鼠標(biāo)的側(cè)視圖；圖8示意地表示控制桿的側(cè)視圖；圖9示意地表示對于圖8所示的控制桿的另一種替代的控制桿的側(cè)視圖；以及圖10示意地表示對于圖8所示的控制桿的第二種替代的控制桿的側(cè)視圖。
第一實施例現(xiàn)在參照圖1-圖5說明構(gòu)成本發(fā)明的第一實施例的球形本體跟蹤裝置。
如圖1所示，球形本體跟蹤裝置包括球1，其被支承在從平面的不可滲透的膜片5伸出的3個點支承3a，3b，3c上。在這個實施例中，平面膜片5位于X-Y平面內(nèi)。點支承3阻止球1相對于膜片5側(cè)向運動，但是允許球在用戶的影響下沿所有方向轉(zhuǎn)動。
球1包括3個諧振電路9a，9b和9c，它們一般被設(shè)置于在球1的中心交叉的相互正交的平面內(nèi)。
膜片5使球1和印刷電路板(PCB)7分離，在印刷電路板上形成有發(fā)送天線和接收天線(圖1未示出)。點支承3把球1的中心11保持在PCB 7上的固定點13的上方。
發(fā)送天線和一個激勵信號發(fā)生器相連(圖1未示出)，其向發(fā)送天線提供電信號，以便產(chǎn)生磁場。響應(yīng)被施加于發(fā)送天線的電信號，產(chǎn)生的磁場在一個或幾個諧振電路9中感應(yīng)按照球1的方位而改變的諧振信號，這些諧振信號又在PCB 7上的接收天線中感應(yīng)檢測信號。接收天線和信號處理器(圖1未示出)相連，其處理來自接收天線的檢測的信號，以便確定球1的方位。
應(yīng)當(dāng)理解，不可滲透的膜片5阻止外界物質(zhì)進入容納PCB 7、激勵信號發(fā)生器和信號處理器的腔體，不會受到發(fā)送天線、接收天線和諧振電路9之間的電磁耦合的干擾。
圖2表示一個諧振電路9的電路圖。如圖所示，每個諧振電路9包括線圈21，其兩端通過電容器23連接在一起。因為線圈21具有相關(guān)的電感，諧振電路9具有一個相關(guān)的諧振頻率。在這個實施例中，每個諧振電路9具有在1MHz和3MHz之間的各個不同的諧振頻率。
如圖3所示，球1由球形塑料本體31構(gòu)成，其中形成有3個正交的圓周槽33a，33b和33c。每個諧振電路9由在各個圓周槽33內(nèi)的10匝絕緣的銅線35a，35b和35c構(gòu)成。導(dǎo)線的兩端被焊接到電容器的各個端子上。然后，纏繞的組件被封裝并借助于包覆由聚合物環(huán)氧樹脂形成的涂層37密封。
如圖4A-4E所示，PCB 7基本上是方形的，具有固定點13，球1的中心11被點支承3支承在所述固定點的上方，所述點支承基本上位于PCB 7的中心。在這個實施例中，在PCB 7上形成有5個繞組，其中的4個形成發(fā)送天線，其余的一個形成接收天線。這5個繞組分別示于圖4A-4E。
發(fā)送天線由兩對激勵繞組形成。圖4A和4B表示第一對激勵繞組，下文稱為X_sine線圈41和X_cosine線圈43，圖4C和4D表示第二對激勵繞組，以后稱為Y_sine線圈51和Y_cosine線圈53。
如圖4A所示，X_sine線圈41由導(dǎo)電軌跡構(gòu)成，所述軌跡基本上圍繞著PCB 7的周邊延伸，沿X方向沿PCB 7的一半長度離開交叉點，在交叉點，在PCB 7的每個邊沿上導(dǎo)電軌跡跨過PCB 7的相應(yīng)的相對邊沿。用這種方式，有效地形成第一電流環(huán)路45a和第二電流環(huán)路45b。當(dāng)信號施加于X_sine線圈41時，電流圍繞第一電流環(huán)路45a和第二電流環(huán)路45b沿相反的方向流動，產(chǎn)生基本上垂直地通過包括點13的Y-Z平面的磁場。
如圖4B所示，X_cosine線圈43由導(dǎo)電軌跡構(gòu)成，所述軌跡基本上圍繞著PCB 7的周邊延伸，離開兩個交叉點，分別位于沿X方向沿PCB 7的路線的1/4和3/4處。用這種方式，形成3個環(huán)路47a，47b，47c，其中外環(huán)47a和47c大約是內(nèi)環(huán)47b的尺寸的一半。當(dāng)信號施加于X_cosine線圈43時，電流沿圍繞外環(huán)47a，47c的一個方向流動，并沿圍繞內(nèi)環(huán)47b的相反方向流動。用這種方式，圍繞內(nèi)環(huán)47b流動的電流產(chǎn)生的磁場和圍繞外環(huán)47a，47c流動的電流產(chǎn)生的磁場的極性相反，從而產(chǎn)生基本上垂直通過包括點13的X-Y平面的磁場。
如果θx是在諧振電路9的平面和X方向之間的對向角，則在X_sine線圈41和諧振電路之間的電磁耦合和sinθx成比例，在X_cosine線圈43和諧振電路之間的電磁耦合和cosθx成比例。
如圖4C，4D所示，Y_sine線圈51和Y_cosine線圈53相應(yīng)于X_sine線圈41和X_cosine線圈43分別被轉(zhuǎn)動90度。用這種方式，如果θy是在諧振電路9的平面和Y方向之間的對向角，則在Y_sine線圈51和諧振電路之間的電磁耦合和sinθy成比例，在Y_cosine線圈53和諧振電路之間的電磁耦合和cosθy成比例。
如圖4E所示，接收天線由檢測器繞組61構(gòu)成，其圍繞PCB 7的周邊延伸。發(fā)送天線和接收天線的部局使得每個激勵繞組包括在檢測器繞組61中的多個電流分量，它們相互抵消，使得在發(fā)送天線和接收天線之間的直接電磁耦合基本上不產(chǎn)生檢測電流。使用這種平衡的激勵繞組具有另一個優(yōu)點，即和一個平面線圈相比，來自激勵繞組的發(fā)射以較快的速度隨距離而減小。這允許使用較大的驅(qū)動信號，同時仍然滿足對于電磁發(fā)射所需的要求。
在這個實施例中，每個諧振電路9的方位借助于施加激勵信號被依次詢問，所述激勵信號的頻率等于被詢問的諧振電路的諧振頻率，使得諧振信號被包括在被詢問的諧振電路中，但是不包括在其它的諧振電路中。此外，在諧振電路的詢問期間，角度θx和θy借助于按順序?qū)ぶ返谝缓偷诙罾@組被依次確定。從這些測量中，可以監(jiān)視球1圍繞x軸和y軸的轉(zhuǎn)動。
現(xiàn)在參照圖5給出角度θx的測量的概要說明。激勵信號發(fā)生器71在各自不同的輸出端產(chǎn)生同相信號I(t)和正交信號Q(t)。同相信號I(t)通過幅值調(diào)制一個具有載波頻率f0的振蕩載波信號被產(chǎn)生，所述載波頻率和被詢問的諧振電路9的諧振頻率基本相同，其中使用在調(diào)制頻率f1振蕩的第一調(diào)制信號，所述調(diào)制頻率在這個實施例中是3.9kHz。因此同相信號I(t)的形式如下I(t)＝Asin2πf1tcos2πf0t (1)
類似地，正交信號Q(t)通過幅值調(diào)制一個具有載波頻率f0的振蕩載波信號被產(chǎn)生，其中使用在調(diào)制頻率f1振蕩的第二調(diào)制信號，第二調(diào)制信號和第一調(diào)制信號具有π/2弧度(90°)的相位差。因此正交信號Q(t)的形式如下Q(t)＝Acos2πf1tcos2πf0t(2)同相信號I(t)被施加于X_sine線圈41，正交信號Q(t)被施加于X_cosine線圈43。
產(chǎn)生的總磁場具有相應(yīng)于X_sine線圈41和X_cosine線圈43的分量。在相應(yīng)于X_sine線圈41的總磁場的分量和被詢問的諧振電路9之間的電磁耦合C1按照以下函數(shù)隨θx作正弦變化C1∝sinθx(3)類似地，在相應(yīng)于X_cosine線圈43的總磁場的分量和被詢問的諧振電路9之間的電磁耦合C2也隨θx作正弦變化，但是與電磁耦合C1具有π/2弧度(90°)的相位差，于是C2∝cosθx(4)用這種方式，在被詢問的諧振電路中感應(yīng)的諧振電流Ires由來自X_sine線圈41的第一分量和來自X_cosine線圈43的第二分量構(gòu)成，其中第一和第二分量的幅值隨角度θx而改變。具體地說，感應(yīng)的諧振電流Ires呈下式Ires∝cos2πf0t.cos(2πf1t-θx-θc)(5)其中θc是一個固定的相移。實際上，感應(yīng)的諧振電流Ires的幅值包絡(luò)函數(shù)的相位隨角度θx轉(zhuǎn)動。
只要被詢問的電路9的平面不和PCB 7的平面正交，感應(yīng)的諧振電流Ires便在檢測線圈61內(nèi)感應(yīng)一個成正比的檢測電流，其被輸入到信號處理器，在本實施例中，信號處理器由解調(diào)器73、相位檢測器75和角度計算器77構(gòu)成。解調(diào)器73除去頻率為f0的檢測電流的分量，剩下頻率為f1的解調(diào)信號。解調(diào)的信號被輸入到相位檢測器75，其測量解調(diào)信號相對于參考相位的相位，輸出測量的相位到角度計算器77，其確定角度θx。
在本實施例中使用的激勵信號發(fā)生器和信號處理器在英國專利申請GB 2374424A中描述了，其內(nèi)容被包括在此作為參考。
一旦被詢問諧振電路9的角度θx被測量，便可以通過轉(zhuǎn)換激勵信號發(fā)生器71的輸出I(t)和Q(t)從X_sine線圈41和X_cosine線圈43到Y(jié)_sine線圈51和Y_cosine線圈53來測量θy。在對于諧振電路9測量角度θx和θy之后，通過改變頻率f0，使得和另一個諧振電路的諧振頻率匹配，改變被詢問的諧振電路。
第二實施例在第一實施例中，描述了一種球形本體跟蹤裝置，其中由機器監(jiān)視用戶引起的球的轉(zhuǎn)動。這種球形本體跟蹤裝置通常和顯示器一道使用，用于控制光標(biāo)在顯示器上的運動。在這種系統(tǒng)中，一旦光標(biāo)被定位在顯示器表面的一個所需的部分上(例如和計算機程序有關(guān)的圖標(biāo)上)，通常用戶便激勵一個開關(guān)來表示一個選擇。
現(xiàn)在參照圖6說明第二實施例，其中在球形本體跟蹤裝置內(nèi)包括一個轉(zhuǎn)換裝置。在圖6中，和第一實施例的對應(yīng)元件相同的元件用相同的標(biāo)號表示，并不再進行詳細說明。
如圖6所示，開關(guān)81被安裝在PCB 7上，并伸入一個點支承3。在這個實施例中，開關(guān)81是一種常開的彈簧加載開關(guān)，點支承3c由彈性材料制成，其當(dāng)用戶用力(即比改變球1的方位更用力)向下壓時發(fā)生變形，使得開關(guān)81的接點閉合，用于表示用戶的選擇。
第三實施例第一和第二實施例說明了一種用戶直接控制球1的球形本體跟蹤裝置。
現(xiàn)在結(jié)合圖7說明本發(fā)明的第三實施例，其中球形本體跟蹤裝置被包括在計算機的鼠標(biāo)內(nèi)。在圖7中，和第一實施例的對應(yīng)元件相同的元件用相同的標(biāo)號表示，并且不再詳細說明。
如圖7所示，球1和PCB 7一道被安裝在殼體91內(nèi)。球1的一部分伸出殼體91，在通常使用時，球1的這個凸出的部分位于表面93上，使得當(dāng)用戶握住殼體91在表面93上拖動鼠標(biāo)時，球1轉(zhuǎn)動。球1的這個轉(zhuǎn)動通過以和第一實施例相同的方式由發(fā)送天線和接收天線被檢測。
雖然圖1未示出，PCB 7借助于不可滲透的膜片和球1隔離，因此和殼體91的外部隔離。在這個實施例中，激勵發(fā)生器和信號處理器位于一個主裝置內(nèi)，其通過電纜和計算機鼠標(biāo)相連(圖7未示出)。
第四實施例如圖8所示，本發(fā)明的球形本體跟蹤裝置可被包括在控制桿內(nèi)。圖8中的和第一實施例的對應(yīng)元件相同的元件用相同的符號表示，并且不再詳細說明。
在這個實施例中，球1在物理上和由用戶操縱的杠桿101(即控制桿)相連。球1被轉(zhuǎn)動地安裝在殼體103內(nèi)，從而形成球座連接，并且PCB 7被固定到殼體103內(nèi)。用這種方式，當(dāng)用戶移動控制桿時，球1的方位改變，這個方位的改變通過使用形成在PCB 7上的發(fā)送天線和接收天線以和第一實施例相同的方式來檢測。
第五實施例在第四實施例中，其中球形本體跟蹤裝置被包括在控制桿的布置內(nèi)，球1不需要具有完全的轉(zhuǎn)動自由度，因為杠桿101只在一個被限制的多面角內(nèi)運動。這使得能夠使用一個諧振電路9，因為其可以保證諧振電路的方位不和PCB 7的平面正交。
現(xiàn)在參照圖9說明本發(fā)明的第五實施例，其中一個諧振電路形成在隨球1運動的一片印刷電路板上，在圖9中，和第四實施例的對應(yīng)元件相同的元件用相同的標(biāo)號表示，并且不再進行詳細說明。
如圖9所示，在這個實施例中，杠桿111通過球113的中心，球113被可轉(zhuǎn)動地安裝在殼體103內(nèi)。杠桿的一端115a伸出到殼體103的外部，使得用戶能夠操縱杠桿111。杠桿111的另一端115b伸出球113一個短的距離，并且一個印刷電路板117被固定到所述一端115b，當(dāng)杠桿111基本上垂直于PCB 7的平面時，PCB117的平面和PCB 7的平面近似平行。一個諧振電路(圖9中未示出)被形成在PCB 117上。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)球113轉(zhuǎn)動時，在形成在PCB 7上的發(fā)送天線和接收天線上方的PCBA 117上的諧振電路的位置將改變，這個位置使用和前面的實施例相同的處理進行測量。
第六實施例現(xiàn)在參照圖10說明本發(fā)明的第六實施例，其中對第五實施例的控制桿方案增加了一個開關(guān)。第六實施例和第五實施例相同的元件用相同的標(biāo)號表示，并且不再進行詳細說明。
在這個實施例中，常開的彈簧加載開關(guān)121被安裝到伸到殼體103的外部的杠桿111的端部115a上。開關(guān)121由導(dǎo)線123通過杠桿111和印刷電路板117相連。在這個實施例中，在PCB 117上形成有兩個諧振電路。這兩個諧振電路中的第一個和第五實施例的相同，并用于確定球113的方位。第二諧振電路包括開關(guān)121，使得通常第二諧振電路斷開而不諧振。不過，當(dāng)用戶按下開關(guān)121時，所述第二諧振電路閉合，并響應(yīng)被提供給PCB 7上的發(fā)送天線的在其諧振頻率下的電信號而諧振。用這種方式，通過周期地施加在第二諧振電路的諧振頻率下的電信號，可以連續(xù)地監(jiān)視開關(guān)121是否被按下。
變型以及其它的實施例第四到第六實施例的控制桿也可以包括偏置裝置，用于偏置杠桿111朝向中心位置，其中杠桿111和PCB 7垂直。例如，可以使用磁體來提供這些控制桿方案的磁性對中。
在第五和第六實施例中，在控制桿內(nèi)的球的方位使用安裝在印刷電路板上的諧振電路確定，所述諧振電路安裝在球的外部。應(yīng)當(dāng)理解，諧振電路可以由在另一種類型的平面襯底上設(shè)置的導(dǎo)電軌跡構(gòu)成。此外，諧振電路可以通過形成線圈，其每和一個電容器的一端相連來構(gòu)成，所述電容器被直接設(shè)置在球形本體的表面上。
在另一種實施例中，諧振電路包括一個小的平面線圈(即具有大大小于球形本體的半徑的半徑)，諧振電路圍繞球形本體的表面區(qū)域被隔開。借助于監(jiān)視這些諧振電路相對于發(fā)送天線和接收天線的各個位置，可以確定球形本體的方位。另外，這些諧振電路可以嵌在球形本體的表面下。
在所示的實施例中，安裝在球形本體內(nèi)或球形本體上的諧振電路是無源諧振電路。另外，可以使用有源諧振電路，其包括放大器用于放大諧振信號。不過，這種有源諧振器需要包括電源的球形本體。
在第二和第六實施例中，用戶按下開關(guān)以便進行選擇。另外，如果像第一實施例中那樣具有一個對用作球形本體的支承的彈性測量，則用戶可以借助于推動球形本體使其更接近發(fā)送和接收天線進行選擇，這使得在接收天線內(nèi)感應(yīng)較大的信號。
在第六實施例中，開關(guān)斷開和閉合一個諧振電路，該諧振電路和用于確定球形本體的方位的諧振電路分開。另外，也可以使用一個諧振電路，其中線圈的兩端分別和第一電容器的兩端相連，并且開關(guān)和一個第二電容器的串連組合和第一電容器并聯(lián)。用這種方式，當(dāng)開關(guān)打開時，諧振電路具有第一諧振頻率，而當(dāng)開關(guān)閉合時，諧振電路具有和第一頻率不同的第二諧振頻率。因此，通過對發(fā)送天線施加基本上具有第一和第二諧振頻率的電信號，便可以監(jiān)視球形本體的方位，并可以確定開關(guān)的打開和閉合。
在另一個實施例中，開關(guān)可以被一個導(dǎo)磁材料(例如鐵氧體)制成的可動件代替，所述可動件被置于構(gòu)成諧振電路的繞組的至少一部分的附近。由用戶引起的導(dǎo)磁材料的運動引起諧振特性例如諧振頻率或品質(zhì)因數(shù)的改變，這些改變可被測量。因此，使得用戶能夠通過移動導(dǎo)磁材料進行選擇。
在所述的實施例中，利用物理安裝裝置阻止球形本體的側(cè)向運動。不過，在一些實施例中，這不是必須的。例如，球形本體可以被空氣射流支承著。在第一實施例中，使用點支承來支承球形本體。應(yīng)當(dāng)理解，其它類型的安裝裝置也是可能的。例如，可以使用滾珠軸承支承球形本體。
在所述實施例中，使用4個激勵繞組和1個檢測器繞組，每次尋址一對激勵繞組。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，互逆的結(jié)構(gòu)也是可能的，其中激勵信號被施加于一個激勵繞組上，而監(jiān)視在多個檢測器繞組內(nèi)感應(yīng)的信號，從而確定球形本體的方位。一般地說，諧振電路、激勵繞組和檢測器繞組的數(shù)量可以具有許多改變。
在優(yōu)選實施例中，球形本體被可拆卸地安裝，使得其可以由用戶用作一個訪問控制系統(tǒng)的一部分。具體地說，在球形本體內(nèi)的諧振電路的各個諧振頻率因球而改變，因此每個用戶具有一個具有唯一諧振特性的球。人機接口裝置執(zhí)行一個初始化程序，其中對發(fā)送天線施加在所有可能的諧振頻率下的激勵信號，由接收天線接收的信號確定當(dāng)前被使用的球的諧振頻率。用這種方式，人機接口裝置能夠識別用戶。
在所述的實施例中，球形本體形成人機接口的一部分，其中用戶改變球形本體的方位以便對機器輸入信息。不過，本發(fā)明一般可以用于其中球形本體的方位和/或運動傳遞信息的任何裝置。例如，在飛機上，姿態(tài)檢測器通常使用球形本體，其在一個桿上受力，由一種流體支承著，使得當(dāng)飛機的姿態(tài)改變時，球形本體相對于地面保持在固定位置。因此，借助于安裝發(fā)送天線和接收天線，使得它們隨飛機而運動，便可以通過測量球形本體和發(fā)送與接收天線之間的相對方位來檢測飛機的姿態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)視基本上呈球形的本體的方位和轉(zhuǎn)動的至少一個的設(shè)備，所述設(shè)備包括基本上呈球形的本體；相對于所述球形本體被固定的至少一個諧振電路；用于在一個空間區(qū)域內(nèi)定位所述球形本體的裝置；發(fā)送天線，用于在包括所述球形本體的空間區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，以便在所述諧振電路或每個諧振電路中感應(yīng)電信號；以及接收天線，用于接收響應(yīng)于在所述諧振電路或每個諧振電路中的所述感應(yīng)電信號而產(chǎn)生的感應(yīng)的檢測信號，其中，在i)所述發(fā)送天線和所述諧振電路或每個諧振電路，以及ii)所述諧振電路或每個諧振電路和接收天線，中的一項或兩項之間的電磁耦合按照球形本體的方位而改變，使得在接收天線中的所述感應(yīng)的檢測信號根據(jù)球形本體的方位而改變。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述球形本體具有多個諧振電路。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中多個諧振電路的每一個具有各自不同的諧振頻率。
4.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，其中所述諧振電路或每個諧振電路被安裝在所述球形本體內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1到3中任何一項所述的設(shè)備，其中所述諧振電路或每個諧振電路被安裝在所述球形本體的外部。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述諧振電路或每個諧振電路包括被形成在平面襯底上的導(dǎo)電軌跡。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述平面襯底是印刷電路板。
8.如權(quán)利要求1到5中任何一項所述的設(shè)備，其中所述諧振電路或每個諧振電路包括平面線圈。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述平面線圈或每個平面線圈在所述球形本體的中心被對中。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，包括多個平面線圈，它們具有各自的相互正交的平面。
11.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，其中所述諧振電路或每個諧振電路是無源諧振電路。
12.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，其中所述定位裝置包括允許球形本體轉(zhuǎn)動的物理安裝裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述安裝裝置能夠操作用于可拆卸地安裝所述球形本體。
14.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，其中發(fā)送天線由平面襯底上的一個或幾個激勵繞組構(gòu)成。
15.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，其中所述接收天線由平面襯底上的一個或幾個檢測器繞組構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備，其中所述平面襯底是印刷電路板。
17.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，還包括信號發(fā)生器，其能夠操作用于產(chǎn)生激勵信號，并被設(shè)置用于把產(chǎn)生的激勵信號施加到所述至少一個激勵繞組，以便在檢測器繞組中產(chǎn)生電信號。
18.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，還包括信號處理器，其能夠操作用于處理在檢測器繞組中感應(yīng)的信號，以便確定代表球形本體的方位的值。
19.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，還包括用于使發(fā)送天線和接收天線與球形本體隔開的膜片。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述膜片是不可滲透的。
21.一種人機接口裝置，包括如前述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備。
22.如權(quán)利要求21所述的人機接口裝置，還包括用戶可操作的開關(guān)裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的人機接口裝置，其中所述開關(guān)裝置可以操作用于改變安裝在所述球形本體內(nèi)或球形本體上的諧振電路的諧振特性。
24.一種包括如權(quán)利要求1到20中任何一項所述的設(shè)備的跟蹤球設(shè)備。
25.一種包括如權(quán)利要求1到20中任何一項所述的設(shè)備的計算機鼠標(biāo)。
26.一種包括如權(quán)利要求1到20中任何一項所述的設(shè)備的控制桿。
27.一種基本上呈球形的本體，具有至少一個相對于所述球形本體固定的諧振電路，用于如權(quán)利要求1到20中任何一項所述的設(shè)備中。
28.一種用于監(jiān)視基本上呈球形的本體的方位和轉(zhuǎn)動的至少一個的設(shè)備，所述設(shè)備包括基本上呈球形的本體；以及相對于所述球形本體被固定的至少一個諧振電路；發(fā)送天線，用于在包括所述球形本體的空間區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，以便在所述諧振電路或每個諧振電路中感應(yīng)電信號；以及接收天線，響應(yīng)于在所述諧振電路或每個諧振電路中的所述感應(yīng)的電信號在其中感應(yīng)檢測信號，其中，通過所述諧振電路或每個諧振電路在發(fā)送天線和接收天線之間的電磁耦合按照球形本體的方位而改變，使得在接收天線中的所述感應(yīng)的檢測信號按照球形本體的方位而改變。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于監(jiān)視基本上呈球形的本體的方位或轉(zhuǎn)動的設(shè)備。所述設(shè)備包括基本上呈球形的本體，其上固定有至少一個諧振電路。發(fā)送天線在包括所述球形本體的空間區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，所述磁場在所述諧振電路或每個諧振電路中感應(yīng)電信號，以及接收天線接收響應(yīng)在所述諧振電路或每個諧振電路中的所述感應(yīng)電信號而產(chǎn)生的感應(yīng)的檢測信號。通過所述諧振電路或每個諧振電路在發(fā)送天線和接收天線之間的電磁耦合按照球形本體的方位而改變，從而使得在接收天線中的所述感應(yīng)的檢測信號按照球形本體的方位而改變。
文檔編號G06F3/0354GK1647018SQ03807750
公開日2005年7月27日 申請日期2003年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月5日
發(fā)明者M·A·霍瓦德, C·S·西爾斯, V·A·克拉克 申請人:傳感墊有限公司