專利名稱：用來控制三維空間旋轉(zhuǎn)的指標控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提供一種指標控制系統(tǒng)，尤指一種可用一指控制裝置來控制一標的物于一三維空間圖像(three dimensional image)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的指標控制系統(tǒng)。
一般電腦常用的指標控制裝置例如滑鼠(mouse)、軌跡球(track ball)等等，常被用來控制一標的物于一二維空間圖像上的位移。對于控制一標的物于一三維空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的動作例如目前非常風行的電視游戲(TV games)、虛擬實境(virtualreality)等電腦程序，則較少用一般的指標控制裝置來控制。這種三維空間的旋轉(zhuǎn)控制通常都是用較復雜的電腦搖桿來完成。然而電腦搖桿的體積通常都很大，并不適于攜帶。而一般的指標控制裝置則常被用來做二維空間上的旋轉(zhuǎn)控制，在三維空間上的旋轉(zhuǎn)控制則很少見。因此當某些電腦程序需要做三維空間上的旋轉(zhuǎn)控制而電腦系統(tǒng)又未設(shè)有電腦搖桿時，使用者通常就無法完成這種復雜的旋轉(zhuǎn)控制。
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種可常用的指標控制裝置來輕易完成一標的物于一三維空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)控制的指標控制系統(tǒng)。
本發(fā)明指標控制系統(tǒng)用來控制一標的物于-三維空間圖像內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，該三維空間包含有二不平行的第一軸向及第二軸向，該指標控制系統(tǒng)包含有一圖像顯示裝置用來顯示該三維空間圖像，其特征在于，一電腦電連接于該顯示裝置以及一指標標控制裝置電連接于該電腦，該電腦包含有一程序用來控制該顯示裝置的圖像顯示以及控制該標的物于該三維空間圖像內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，該指標控制裝置包含有一外殼，以及一第一指標控制器設(shè)于該外殼之上，該第一指標控制器包含有(1)一球體以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于該外殼內(nèi)；(2)一第一旋轉(zhuǎn)軸及一第二旋轉(zhuǎn)軸以可旋轉(zhuǎn)方式設(shè)于該外殼內(nèi)，用來與該球體相作用以檢測該球體的旋轉(zhuǎn)；(3)一第一角位移檢測器用來檢測該第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生一相對應(yīng)的第一角位移訊號；以及(4)一第二角位移檢測器用來檢測該第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生相對應(yīng)的第二角位移訊號；當該程序收到該第一角位移訊號時，該程序會依據(jù)一預定的轉(zhuǎn)換模式將該第一角位移訊號轉(zhuǎn)換成為一第二旋轉(zhuǎn)角度，并將該標的物沿該第一軸向旋轉(zhuǎn)該第一旋轉(zhuǎn)角度，當該程序收到該第二角位移訊號時，該程序會依據(jù)另一預定的轉(zhuǎn)換模式將該第二角位移訊號轉(zhuǎn)換成為一第二旋轉(zhuǎn)角度，并將該標的物沿該第二軸向旋轉(zhuǎn)該第二旋轉(zhuǎn)角度。
按照上述本發(fā)明結(jié)構(gòu)，能提供一種結(jié)構(gòu)簡單、小型的指標控制系統(tǒng)。
附圖簡單說明

圖1為本發(fā)明指標控制系統(tǒng)的示意圖。
圖2為圖1所示指標控制裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖1所示指標控制系統(tǒng)的功能方塊圖。
圖4為圖1所示指標控制裝置的另一種變化。
請參閱圖1。圖1為本發(fā)明指標控制系統(tǒng)10的示意圖，系統(tǒng)10為一手提型電腦。系統(tǒng)10包含有一顯示器14用來顯示一位于一三維空間圖像16中的標的物18于其熒幕平面17上，一近似方形的機體20。機體20設(shè)有一鍵盤22于其上方，以及一指標控制裝置12設(shè)于機體20接近使用者的一端。指標控制裝置12是用來控制標的物18在三維空間圖像16的旋轉(zhuǎn)。
指標控制裝置12包含有一近似直角的外殼24，其具有一水平面26及一垂直面28，一第一指標控制器30設(shè)于水平面26上，一第二指標控制器32設(shè)于垂直面28上，以及二個按鍵34。第一指標控制器30和第二指標控制器32均為一軌跡球(track ball)，兩者都可用來控制標的物18的旋轉(zhuǎn)。
圖像16內(nèi)的三維空間可以用圖像16上所顯示的三個相互垂直的軸向X、Y及Z來表示。熒幕平面17的平面是由X軸向及Y軸向所構(gòu)成，而Z軸向則與熒幕平面17垂直、設(shè)于水平面26上的第一指標控制器30是用來控制標的物18在X軸向及Z軸向的旋轉(zhuǎn)，而設(shè)于垂直面28上第二指標控制器32則是用來控制標的物18在X軸向與Y軸向的旋轉(zhuǎn)。
基于一般人對于三維空間認識方式的考慮，由于熒幕平面17上所顯示的三維空間圖像16能與指標控制裝置12的水平面26及垂直面28所代表的實體三維空間之間能建立起某種程度的一致性，因此使用者就能很直覺的用水平面26上的第一指標控制器30來操控標的物18在X軸向及Z軸向的旋轉(zhuǎn)，以及用垂直面28上的第二指標控制器32來操控標的物18在X軸向及Y軸向的旋轉(zhuǎn)。這種由實體與圖像中的三維空間之間的對應(yīng)關(guān)系而建立的直覺式控制模式使得三維空間標的物的旋轉(zhuǎn)控制大為簡化，它可以讓使用者很直覺的學習并操作某一標的物在三維空間圖像內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。
請參考圖2。圖2為圖1所示指標控制裝置12中的第一指標控制器30的結(jié)構(gòu)示意圖。指標控制器30為一常見的軌跡球，其包含有一球體40以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于外殼24內(nèi)，二相互垂直的第一旋轉(zhuǎn)軸42及第二旋轉(zhuǎn)軸44以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于外殼24內(nèi)用來與球體40相作用以檢測球體40的旋轉(zhuǎn)，一第一角位移檢測器46用來檢測該第一旋轉(zhuǎn)軸42的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生一相對應(yīng)的第一角位移訊號，以及一第二角位移檢測器48來用檢測該第二旋轉(zhuǎn)軸44的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生一相對應(yīng)的第二角位移訊號。每一角位移檢測器均包含有一光柵50設(shè)于一旋轉(zhuǎn)軸的一端以及一感測裝置52用來感測光柵50的轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生該第一或第二角位移訊號。
當球體40移動時，第一旋轉(zhuǎn)軸42及第二旋轉(zhuǎn)軸44會被帶動并將第一角位移檢測器46及第二角位移檢測器48的光柵50轉(zhuǎn)動，此時感測裝置52就可以因感測到光柵50的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生相對應(yīng)的第一及第二角位移訊號。其中第一角位移檢測器46所產(chǎn)生的第一角位移訊號是用來控制標的物18沿Z軸向的旋轉(zhuǎn)，而第二角位移檢測器48所產(chǎn)生的第二角位移訊號則是用來控制標的物18沿X軸的旋轉(zhuǎn)。
圖1所示的第二指標控制器32它的結(jié)構(gòu)也和圖2所示的第一指標控制器30相同，它也包含有一個球體以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于外殼24的垂直面28上，二相互垂直的旋轉(zhuǎn)軸以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于外殼24內(nèi)用來與該球體相作用以檢測該球體的旋轉(zhuǎn)，以及二個角位移檢測器用來檢測該第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生二相對應(yīng)的角位移訊號用來控制標的物18沿X軸向及Y軸向的旋轉(zhuǎn)。
圖3為圖1所示指標控制系統(tǒng)10的功能方塊圖。系統(tǒng)10包含有一指標控制裝置12，一顯示器14，以及一機體20電連于指標控制裝置12及顯示器14之間。機體20內(nèi)包含有一存儲器84用來存儲程序，一處理器80用來執(zhí)行程序，一顯示控制程序86儲存于存儲器84中用來控制三維空間圖像16的顯示以及依據(jù)指標控制裝置12所產(chǎn)生的角位移訊號來控制標的物18于圖像16內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，以及一圖像電路82用來處理顯示器14所顯示的圖像訊號。
指標控制裝置12包含有一由軌跡球構(gòu)成的第一指標控制器30用來產(chǎn)生二角位移訊號來控制標的物18在三維空間圖像16中沿X軸向及Z軸向的旋轉(zhuǎn)，一由軌跡球構(gòu)成的第二指標控制器32用來產(chǎn)生二角位移訊號來控制標的物18在圖像16中的沿X軸向及Y軸向的旋轉(zhuǎn)，一由二個按鍵34所組成的按鍵電路74用來產(chǎn)生按鍵訊號，以及一控制電路70用來將各個訊號經(jīng)由界面電路72傳給機體20。當機體20中的顯示控制程序86收到界面電路72傳來的角位移訊號后，它會依據(jù)一預定的轉(zhuǎn)換模式將該角位移訊號轉(zhuǎn)換成為一旋轉(zhuǎn)角度，并將顯示于影像16內(nèi)的標的物18沿一預定的軸向旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)角度。
在操作某一個指標控制器30或32時，有時使用者會希望標的物18只沿某一個軸向旋轉(zhuǎn)而不會同時沿二個軸向旋轉(zhuǎn)，這樣的旋轉(zhuǎn)使使用者可以清楚的看到標的物18在某一個軸向上各個不同角度的外觀，這種單一軸向的旋轉(zhuǎn)控制對某些從事設(shè)計工作的人來說是很重要的。在這種情形下，為了防止標的物18會沿二個軸向同時旋轉(zhuǎn)，顯示控制程序86在同一時間內(nèi)若同時收到某一指標控制器傳來的二個位角移訊號，它可被設(shè)定成只選取較大的角位移訊號而將另一較小的角位移訊號忽略掉。
此外，若使用者同時觸動了指標控制器30及32時，由于兩個指標控制器都會產(chǎn)生控制X軸向的角位移訊號，因此程序86會同時收到二個用來將標的物18沿X軸向旋轉(zhuǎn)的角位移訊號，這可以有兩種處理方式。第一種方式是將兩者所產(chǎn)生控制X軸向的角位移訊號相加后再沿X軸向轉(zhuǎn)動標的物18，這種方式會使標的物18在X軸向上的轉(zhuǎn)動速度顯得比其它軸向來的快。另一種方式則是選擇兩個角位移訊號中的一個，例如一律選擇角位移大的那一個或選擇由某一個特定的指標控制器所產(chǎn)生的X軸向上的角位移訊號，并舍棄另外一個，這種方式則會使標的物18在X軸向上的轉(zhuǎn)動速度顯得比較自然。
請參考圖4。圖4為圖1所示指標控制裝置12的另一種變化。指標控制裝置90包含有一外殼91，其上有二相互垂直的操作面水平操作面92及垂直操作面94，一由軌跡球構(gòu)成的第一指標控制器96設(shè)于水平操作面92上，一由可來回轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)輪所構(gòu)成的第二指標控制器98設(shè)于垂直操作面94上。第一指標控制器96是用來控制標的物18在X軸向與Z軸向的轉(zhuǎn)動，第二指標控制器98則是用來控制標的物18在Y軸向的轉(zhuǎn)動。與圖1所示的指標控制裝置12相比，圖4指標控制裝置90中的第二指標控制器98只做單一軸向的旋轉(zhuǎn)控制。而指標控制裝置90的功能方塊圖則與圖3所示指標控制器12相同。
權(quán)利要求
1．一種指標控制系統(tǒng)用來控制一標的物于-三維空間圖像內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，該三維空間包含有二不平行的第一軸向及第二軸向，該指標控制系統(tǒng)包含有一圖像顯示裝置用來顯示該三維空間圖像，其特征在于，一電腦電連接于該顯示裝置以及一指標標控制裝置電連接于該電腦，該電腦包含有一程序用來控制該顯示裝置的圖像顯示以及控制該標的物于該三維空間圖像內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，該指標控制裝置包含有一外殼，以及一第一指標控制器設(shè)于該外殼之上，該第一指標控制器包含有(1)一球體以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于該外殼內(nèi)；(2)一第一旋轉(zhuǎn)軸及一第二旋轉(zhuǎn)軸以可旋轉(zhuǎn)方式設(shè)于該外殼內(nèi)，用來與該球體相作用以檢測該球體的旋轉(zhuǎn)；(3)一第一角位移檢測器用來檢測該第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生一相對應(yīng)的第一角位移訊號；以及(4)一第二角位移檢測器用來檢測該第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生相對應(yīng)的第二角位移訊號；當該程序收到該第一角位移訊號時，該程序會依據(jù)一預定的轉(zhuǎn)換模式將該第一角位移訊號轉(zhuǎn)換成為一第二旋轉(zhuǎn)角度，并將該標的物沿該第一軸向旋轉(zhuǎn)該第一旋轉(zhuǎn)角度，當該程序收到該第二角位移訊號時，該程序會依據(jù)另一預定的轉(zhuǎn)換模式將該第二角位移訊號轉(zhuǎn)換成為一第二旋轉(zhuǎn)角度，并將該標的物沿該第二軸向旋轉(zhuǎn)該第二旋轉(zhuǎn)角度。
2．如權(quán)利要求1所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一軸向與該第二軸向相互垂直。
3．如權(quán)利要求1所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一指標控制器的第一旋轉(zhuǎn)軸及第二旋轉(zhuǎn)軸相互垂直。
4．如權(quán)利要求1所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，當該第一及第二角位移訊號于同一時間內(nèi)被該程序接收時，該程序只選取較大的角位移訊號而將另一較小的角位移訊號忽略。
5．如權(quán)利要求1所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，該三維空間包含另一與該第一軸向及第二軸向二不平行的第三軸向，該指標控制裝置設(shè)有二呈近似直角關(guān)系的水平操作面與垂直操作面，該第一指標控制器系設(shè)于該水平操作面上，而該指標控制裝置另包含有一第二指標控制器設(shè)于該垂直操作面上，該第二指標控制器包含有(1)一球體以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于該垂直操作面上；(2)二相互垂直的旋轉(zhuǎn)軸以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于該外殼之內(nèi)，用來與該球體相作用以檢測該球體的旋轉(zhuǎn)；以及(3)二角位移檢測器用來檢測該第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生二相對應(yīng)的角位移訊號用來控制該標的物沿該第一軸向及第三軸向的旋轉(zhuǎn)。
6．如權(quán)利要求5所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，該第三軸向與該第一及第二軸向相互垂直。
7．如權(quán)利要求5所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一指標控制器可為一軌跡球用來產(chǎn)生該第一角位移訊號及第二角位移訊號。
8．如權(quán)利要求5所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，該第二指標控制器可為一軌跡球用來產(chǎn)生該二角位移訊號。
9．如權(quán)利要求1所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，該二角位移檢測器各包含有一光柵設(shè)于該二旋轉(zhuǎn)軸的一端以及一感測裝置用來感測該光柵的轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生該第一及第二角位移訊號。
10．一種指標控制系統(tǒng)用來控制一標的物于-三維空間圖像內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，該三維空間包含有三個相互垂直的第一、第二及第三軸向，該指標控制系統(tǒng)包含有一圖像顯示裝置用來顯示該三維空間圖像，其特征在于，一電腦電連接于該顯示裝置以及一指標控制裝置電連接于該電腦，該電腦包含有一程序用來控制該顯示裝置的圖像顯示以及控制該標的物于該三維空間圖像內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，該指標控制裝置包含一具有一水平面及一垂直面的彎角外殼，一第一指標控制器設(shè)于該外殼的水平面上，該第一指標器包含有(1)一球體以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于該外殼內(nèi)；(2)二相互垂直的旋轉(zhuǎn)軸以可旋轉(zhuǎn)方式設(shè)于該外殼內(nèi)，用來與該球體相作用以檢測該球體的旋轉(zhuǎn)；以及(3)二角位移檢測器用來檢測該二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生二相對應(yīng)的第一及第二角位移訊號；該指標控制裝置另包含有一第二指標控制器設(shè)于該外殼的垂直面上用來產(chǎn)生一第三角位移訊號，當該程序收到該第一、第二或第三角位移訊號時，該程序會依據(jù)一預定的轉(zhuǎn)換模式將其轉(zhuǎn)換成為一旋轉(zhuǎn)角度，并將該標的物沿該第一、第二或第三軸向旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)角度。
11．如權(quán)利要求10所述的指標控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一指標控制器可為一軌跡球用來產(chǎn)生該二角位移訊號。
12．如權(quán)利要求10所述的游標控制裝置，其特征在于，該第二游標控制器可為一可來回轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)輪用來產(chǎn)生該第三角位移訊號。
全文摘要
一種指標控制系統(tǒng)包含有圖像顯示裝置,電腦以及指標控制裝置,電腦包含一程序。該指標控制裝置包含外殼,一球體以可旋轉(zhuǎn)方式設(shè)于外殼內(nèi),二相互垂直的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)于外殼內(nèi),用來與球體相作用檢測該球體的旋轉(zhuǎn),以及二角位移檢測器用來檢測該二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生二對應(yīng)的第一及第二角位移訊號。該程序依據(jù)一預定轉(zhuǎn)換模式將所述兩角位移訊號轉(zhuǎn)換成一旋轉(zhuǎn)角度,并將標的物沿該第一或第二軸向旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)角度顯示在顯示器上。
文檔編號G06F3/033GK1204801SQ97114529
公開日1999年1月13日 申請日期1997年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月9日
發(fā)明者何恒春 申請人:致伸實業(yè)股份有限公司