專利名稱：用于3-d游戲的手寫筆設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于計(jì)算環(huán)境的輸入設(shè)備，具體涉及用干與觸摸屏設(shè)備相互作用的手持式手寫筆型工具。
背景技術(shù)：
觸摸屏設(shè)備變得越來越盛行，目前用在例如蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和其它手持式計(jì)算或游戲設(shè)備中。觸摸屏用戶界面通常將能夠描繪視覺輸出的顯示単元和能夠經(jīng)由觸摸來檢測(cè)用戶輸入的下層觸摸傳感單元結(jié)合在一起。觸摸屏缺乏常規(guī)輸入設(shè)備的幾種功能，所以許多觸摸屏也包括用于輸入數(shù)據(jù)和/或?qū)τ脩艚缑孢M(jìn)行導(dǎo)航的手寫筆。用于便攜式觸摸屏的手寫筆設(shè)備已經(jīng)具備非常廣泛的用戶基礎(chǔ)。觸覺設(shè)備采用了觸覺反饋技術(shù)，其中觸覺反饋技木通過將身體力量感覺傳輸給用戶而利用用戶的觸摸感。所得到的振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)可用來增強(qiáng)用戶對(duì)計(jì)算機(jī)所呈現(xiàn)的信息的感知。上述觸覺設(shè)備例如用在視頻游戲控制器(例如，索尼PS3 dualshock )和復(fù)雜的、用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的3-D編輯工具中。盡管迄今為止，觸覺輔助設(shè)備并未廣泛地用在便攜式觸摸屏計(jì)算設(shè)備中。因此，需要一種觸覺手持式手寫筆界面工具，來增強(qiáng)用戶與其便攜式觸摸屏計(jì)算設(shè)備之間的交互。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開并要求保護(hù)用以與觸摸屏顯示器進(jìn)行觸覺交互的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。實(shí)施例總體上有助于用戶更有說服力地仿真顯示器上所描繪的物體的操縱。觸筆界面設(shè)備的實(shí)施例可包括手寫筆，該手寫筆能夠提供反饋カ并且具有能夠在適當(dāng)位置處進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的接觸球；通信模塊，該通信模塊能夠?qū)崿F(xiàn)與計(jì)算機(jī)的信息傳遞；以及接觸球夾緊機(jī)構(gòu)，該接觸球夾緊機(jī)構(gòu)響應(yīng)地提供與該反饋力獨(dú)立的可變接觸球摩擦力。該設(shè)備還可包括至少ー個(gè)傳感器，該至少一個(gè)傳感器測(cè)量包括位置、取向、速度、加速度和旋轉(zhuǎn)的至少ー者的操作數(shù)據(jù)。該傳感器可包括陀螺儀、加速計(jì)和接觸壓カ傳感器的至少一者O該設(shè)備還可包括反饋促發(fā)器，該反饋促發(fā)器沿縱向或正交方向，或者沿這兩個(gè)方向的結(jié)合體，選擇性地提供相對(duì)于殼體取向的反饋力。該反饋促發(fā)器可將接觸板壓向接觸球，用以傳遞反饋力。該接觸板本身可以是光滑的或有摩擦的。該設(shè)備可被倒置用作軌跡球。該通信模塊，優(yōu)選藍(lán)牙模塊，包括控制電路，該控制電路采集操作數(shù)據(jù)以進(jìn)行傳輸，并且接收能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)促發(fā)器促發(fā)的控制信息。在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)器軟件為在該計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的應(yīng)用程序管理著該操作數(shù)據(jù)和該控制信息。該設(shè)備可通過有線或無線來傳遞信息。接觸球可相對(duì)觸摸屏顯示器的操作表面滾動(dòng)。 該接觸球夾緊機(jī)構(gòu)可包括一組叉臂(prong)，該叉臂將接觸球保持在強(qiáng)度可變的夾具中，包括使該接觸球徹底停止旋轉(zhuǎn)。該設(shè)備的可變構(gòu)件可放置在圓柱形或圓錐形殼體或把手中，其中接觸球和接觸球夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)選位于該錐形的最大端處。該手寫筆也可包括常規(guī)的用戶輸入設(shè)備，例如包括按鈕、旋鈕、滾輪和滑動(dòng)開關(guān)。 替換實(shí)施例可包括用于在計(jì)算機(jī)與用戶之間提供交互的計(jì)算機(jī)界面，該計(jì)算機(jī)界面包括計(jì)算機(jī)和觸筆，其中該觸筆與該計(jì)算機(jī)電氣通信，并且向用戶提供獨(dú)立的反饋カ和摩擦表面接觸力。該發(fā)明也可包含用于在計(jì)算機(jī)與用戶之間提供交互的方法，該方法包括在計(jì)算機(jī)與手寫筆之間傳遞信息，其中該手寫筆具有能夠在適當(dāng)位置處進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的接觸球；以及該手寫筆向用戶選擇性地提供獨(dú)立的反饋カ和摩擦力。最后，本發(fā)明也可包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括機(jī)讀介質(zhì)使該計(jì)算機(jī)在計(jì)算機(jī)與手寫筆之間傳遞信息，其中當(dāng)該機(jī)讀介質(zhì)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，其可觸知地表達(dá)非暫存性程序指令，該手寫筆具有能夠在適當(dāng)位置處進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的接觸球；以及使該手寫筆向用戶選擇性地提供獨(dú)立的反饋カ和摩擦力。此外，實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)游戲界面，該游戲界面通過仿真游戲?qū)ο蠡蚪巧珌韼椭脩襞c在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的游戲程序之間的相互作用。在此情況下，通過例如摩擦力作用下的手寫筆壓カ或手寫筆運(yùn)動(dòng)來確定用戶所施加的作用力。額外的手寫筆壓カ可能會(huì)損壞觸摸屏顯示器，所以當(dāng)檢測(cè)到這種可能性時(shí)，應(yīng)給出警告。手寫筆的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以觸發(fā)預(yù)定的游戲事件。摩擦力的突然改變可表示特定的游戲事件；同樣，摩擦力的突然増大可表示游戲角色很疲勞或以受到傷害。本發(fā)明的實(shí)施例可通過選擇性地添加或去除物體材料來能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬或真實(shí)物體上的雕刻操作。在此情況下，在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的應(yīng)用程序是雕刻或三維CAD應(yīng)用程序。摩擦力可向用戶提供與物體性能有關(guān)的信息，例如，物體的不同區(qū)域可以具有屬于其自身的摩擦特性。例如，當(dāng)其遇到操縱工具或雕刻工具時(shí)，被嵌入的結(jié)塊或較硬的物體可通過摩擦力的突然増大來模擬。類似地，諸如間隙之類的柔軟或空白區(qū)域可通過雕刻工具摩擦力的突然減小來模擬。物體也可具有方向性摩擦性能，這被用來例如模擬木紋或幫助初始雕刻家識(shí)別要刮掉的區(qū)域以產(chǎn)生期望的物體?？朔鞣N摩擦力和/或施加手寫筆接觸壓カ是用戶在雕刻時(shí)指定作用力水平的途徑，這可以控制正被操縱的材料數(shù)量。最后，手寫筆系統(tǒng)可用作鄰近性檢測(cè)工具，其中該鄰近性檢測(cè)工具確定接觸球到其接觸表面，通常是到觸摸屏顯示器的操作表面的距離。如下文所充分描述的，所公開實(shí)施例的裝置和處理允許與觸摸屏顯示器進(jìn)行自動(dòng)的觸覺交互。鑒于下面的具體描述和附圖，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更好地理解和明了所公開裝置和方法的其它方面、目的、期望特征和優(yōu)點(diǎn)，其中各實(shí)施例僅通過示例的方式給出。但是，應(yīng)清楚地理解，附圖僅以示例為目的，并不意在對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明的限制進(jìn)行定義。


圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)中的手寫筆和手持便攜式觸摸屏電子設(shè)備；圖2示出了示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的手寫筆；圖3示出了示出了根據(jù)本發(fā)明另ー實(shí)施例的手寫筆；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的手寫筆操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的手寫筆和具有觸摸屏顯示器的手持便攜式電子設(shè)備。在此情況下，手寫筆并不是觸覺設(shè)備。該手寫筆提供了便于進(jìn)行抓取的便利手把，和與便攜式電子設(shè)備的觸摸屏顯示器進(jìn)行接觸的精確點(diǎn)。其實(shí)，它僅僅是用戶手指的更精確版本。這樣的手寫筆在不使用時(shí)通常被容納在便攜式電子設(shè)備內(nèi)。 現(xiàn)在參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的手寫筆200。在本實(shí)施例中，手寫筆200包括錐形殼體202，盡管其它實(shí)施例可以采用替代形狀的殼體，如圓柱形。殼體202被設(shè)計(jì)為充當(dāng)在操縱手寫筆期間便于用戶進(jìn)行抓取的常見有效的把手。本實(shí)施例還包括能夠在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行旋轉(zhuǎn)的接觸球206和接觸球夾緊機(jī)構(gòu)，其中該接觸球夾緊機(jī)構(gòu)例如包括通過摩擦力促發(fā)器(未示出)進(jìn)行移動(dòng)的ー組叉臂204。可以采用任何類型的促發(fā)器；例如，許多電磁促發(fā)器是本領(lǐng)域所公知的。注意，在本發(fā)明申請(qǐng)中，為了清楚起見，接觸球206被示為自殼體202大大突起，但是其總體上可更靠近殼體202和/或部分包含在殼體202的球形凹痕中。在操作過程中，用戶通過手來保持手寫筆殼體202，并且將接觸球206壓向諸如觸摸屏顯示器的光滑表面之類的表面。在此情況下，通過觸摸屏顯示器的電路來確定接觸球206與觸摸屏顯示器表面之間的接觸點(diǎn)，這與常規(guī)手寫筆相同。用戶可以輕松地在該表面上繞接觸球206進(jìn)行移動(dòng)；盡管其到殼體202的距離通常并不會(huì)發(fā)生顯著的變化。但是，接觸球夾緊機(jī)構(gòu)可以選擇性地將可控夾緊カ施加到接觸球206以提供觸覺特征。摩擦力促發(fā)器使例如殼體202與接觸球206之間的機(jī)構(gòu)夾緊聯(lián)動(dòng)發(fā)生變化，以控制接觸球運(yùn)動(dòng)的相對(duì)自由度。換言之，叉臂204可選擇性地放松或繃緊接觸球上的有效夾紫。叉臂被示為依靠鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)；但是也可以采用不依靠鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)的叉臂。制動(dòng)特征控制著接觸球206與手寫筆200其它部分之間的摩擦阻力。結(jié)果是需要來自用戶的附加カ以克服叉臂204與接觸球206的摩擦。但是，該摩擦通常被用戶直觀地解釋為存在于接觸球206與觸摸屏表面之間，即使上述表面十分光滑。該接觸球夾緊機(jī)構(gòu)甚至可以使接觸球206徹底停止旋轉(zhuǎn)，使得拖曳接觸球206橫跨顯示屏表面所需要的力最大化。因此，接觸球206優(yōu)選由弾性材料制成，便于更有效地進(jìn)行夾緊和拖曳，盡管這不是所必需的限制。如圖所示，可以采用四個(gè)叉臂204，盡管任意數(shù)量的叉臂也可滿足要求；當(dāng)它們保持接觸球206并影響其旋轉(zhuǎn)自由度時(shí)，例如，ー個(gè)撤回環(huán)(retracting ring)、一對(duì)半圓形或弧形撤回叉臂和三個(gè)對(duì)稱配置的叉臂204(未示出)均落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。手寫筆200也可被倒置充當(dāng)軌跡球，其中用戶直接操縱盡可能大的接觸球206，以克服可能產(chǎn)生的上述摩擦力。例如，手寫筆200也可包括諸如按鈕、旋鈕、滾輪和滑動(dòng)開關(guān)(未示出)之類的常規(guī)用戶輸入設(shè)備?，F(xiàn)在來描述本實(shí)施與圖3的實(shí)施例之間的其它共同構(gòu)件。現(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)另ー實(shí)施例的手寫筆300。該手寫筆的特征在于圓柱形殼體302、接觸球306和接觸球夾緊機(jī)構(gòu)，其中該接觸球夾緊機(jī)構(gòu)包括叉臂304和控制上述構(gòu)件的摩擦力促發(fā)器316。與圖2相同，該手寫筆優(yōu)選由蓄電池314提供動(dòng)力。在本圖中，示出了通信模塊308、傳感器310和反饋促發(fā)器312，但是這些構(gòu)件也為 圖2的實(shí)施例所共有。通信模塊優(yōu)選是布置在殼體302頂部的藍(lán)牙無線模塊(盡管有線通信模塊也落在本發(fā)明的范圍內(nèi))，其中該藍(lán)牙無線模塊能夠與諸如具有觸摸屏顯示器的便攜式電子設(shè)備之類的計(jì)算機(jī)傳遞信息。該通信模塊獲取由板上控制電路所采集的手寫筆操作數(shù)據(jù)(下述)并將其傳輸給計(jì)算機(jī)。該通信模塊也從計(jì)算機(jī)接收控制信息，其中該控制信息可支配手寫筆所提供的觸覺反饋類型和定時(shí)。例如，該計(jì)算機(jī)可指示接觸球306何時(shí)自由旋轉(zhuǎn)、何時(shí)不自由旋轉(zhuǎn)，以及其旋轉(zhuǎn)受摩擦促發(fā)器316和叉臂304的約束程度。手寫筆操作數(shù)據(jù)可以描述能夠給出報(bào)告的手寫筆的所有方面，如其位置、取向、速度、加速度、旋轉(zhuǎn)，以及其接觸球目前是否觸摸到任何東西及受多大外力。操作數(shù)據(jù)由如圖3所示的殼體302內(nèi)部的傳感器310測(cè)量(也采用圖2中未示出的傳感器)，并且由控制電路(未示出)提供給通信模塊308。該傳感器可以是本領(lǐng)域所公知的任意數(shù)量和任意類型的傳感器，例如但不限于三維陀螺儀、加速計(jì)和接觸壓カ傳感器。除了上述摩擦力之外，圖2及圖3的實(shí)施例也可為用戶產(chǎn)生反饋力。例如，響應(yīng)于所接收到的控制信號(hào)，反饋促發(fā)器312可以選擇性地移動(dòng)手寫筆內(nèi)部的質(zhì)量。蓄電池314可以是在殼體302內(nèi)部例如進(jìn)行縱向移動(dòng)的質(zhì)量；其它方向上的運(yùn)動(dòng)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。以此方式，應(yīng)用程序可以通過使觸摸屏顯示器上所描繪的物體的操縱與手寫筆所提供的觸覺反饋連接，更好地與用戶進(jìn)行相互作用。反饋促發(fā)器312可將カ施加在接觸球306上，例如暫時(shí)將手寫筆300推向觸摸屏顯示器表面或從觸摸屏顯示器表面拔出手寫筆300。反饋促發(fā)器可在產(chǎn)生反饋カ的過程中，例如將觸摸板(未示出)從殼體302推向接觸球。例如，當(dāng)手寫筆點(diǎn)在觸摸屏顯示器上橫跨圖形用戶界面對(duì)象的邊緣時(shí)，上述碰撞通常被用來向用戶提供“高度”的感覺。但是，尤其當(dāng)接觸板不是摩擦力非常小的(即，光滑)表面時(shí)，也可通過將接觸球306推到叉臂304中，該動(dòng)作傾向于來約束接觸球306的旋轉(zhuǎn)自由度。為了避免這個(gè)問題，本發(fā)明的實(shí)施例能夠選擇性地對(duì)反饋力和手寫筆所施加的摩擦カ進(jìn)行獨(dú)立地控制。摩擦力可由接觸球夾緊機(jī)構(gòu)精確地控制。可以預(yù)測(cè)和/或測(cè)量對(duì)將接觸球壓向叉臂的反饋カ所引起的摩擦力的任何作用，并且可以響應(yīng)地減少預(yù)期摩擦力來抵消這些作用。例如，通過在反饋促發(fā)器正對(duì)接觸球施加向下力的過程中減少接觸球夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)接觸球的夾緊，來維持預(yù)期凈摩擦力。類似地，如果反饋促發(fā)器撤回接觸板使其遠(yuǎn)離接觸球，接觸球?qū)⒕哂锌臻g發(fā)生輕微地移動(dòng)而離開叉臂，導(dǎo)致比預(yù)期具有更自由的旋轉(zhuǎn)。為了抵消這些，叉臂可朝向接觸球移動(dòng)以更緊地抓住該接觸球，直至反饋カ消失。
現(xiàn)在參考圖4，示出了描述本發(fā)明實(shí)施例的整個(gè)操作流程的流程圖。在步驟S410中，手寫筆傳感器獲取描述手寫筆操作參數(shù)，如位置、取向、速度等等的操作數(shù)據(jù)。接著，在步驟420中，控制電路將該操作數(shù)據(jù)提供給通信模塊，用以將其傳輸?shù)脚c該手寫筆通信的計(jì)算機(jī)。在步驟430中，在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)器軟件接收手寫筆操作數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)用程序有意義的相關(guān)描述性界面數(shù)據(jù)。例如，接觸壓カ和手寫筆加速度信息可被轉(zhuǎn)換成接觸球所接觸的觸摸屏顯示器位置，和可表示用戶意圖的特定方式，其中接觸球以此方式進(jìn)行移動(dòng)。然后，在步驟440中，在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的應(yīng)用程序接收界面數(shù)據(jù)，并且確定如果由手寫筆施加任何觸覺力，結(jié)果會(huì)怎么樣。例如，應(yīng)用程序可決定引發(fā)反饋力“碰撞”感覺并且當(dāng)接觸球沿在視覺上被描繪為具有高度的所顯示物體的邊緣上升以提供接觸球已經(jīng)發(fā)生撞擊的幻覺并且攀爬到該物體上吋，繃緊對(duì)接觸球的夾緊。在步驟450中，驅(qū)動(dòng)器軟件將這些所期望的カ轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)，其中該控制數(shù)據(jù)會(huì)使各種手寫筆促發(fā)器產(chǎn)生由應(yīng)用程序指定的反饋カ和摩擦力。在步驟460中，計(jì)算機(jī)將該控制數(shù)據(jù)傳輸給通信模塊。在步驟470中，反饋カ促發(fā)器和摩擦力促發(fā)器響應(yīng)地發(fā)生觸 發(fā)，以滿足引用程序的要求。在步驟480中，用戶會(huì)感覺到所施加的力，并且可以響應(yīng)地改變手寫筆的構(gòu)造。該處理可重復(fù)進(jìn)行，所以本發(fā)明的實(shí)施例提供了不間斷的自動(dòng)觸覺交互，提高了應(yīng)用程序與用戶之間的人機(jī)交互。在另ー實(shí)施例中，經(jīng)由計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品提供了用戶實(shí)現(xiàn)上述方法的可實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序指令。因此，本發(fā)明的實(shí)施例在實(shí)際上使用ニ維非網(wǎng)紋(non-textured)觸摸屏顯示器時(shí)，提高了猶如處于三維環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)仿真和顯示目標(biāo)的操縱。實(shí)施例也可用在現(xiàn)在正被描述的各種特定仿真過程中。該手寫筆對(duì)正在運(yùn)行游戲程序(作為其應(yīng)用程序)的用戶是有益的。游戲通常要求來自用戶的輸入來控制模擬的人或物體，但是觸摸屏顯示設(shè)備的用戶可能不具備相同的輸入設(shè)備，其中該輸入設(shè)備可適用于一般的個(gè)人計(jì)算機(jī)或視頻游戲機(jī)。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可提供一定水平的、先前并不適用于便攜式觸摸屏設(shè)備的輸入細(xì)節(jié)。例如，手寫筆可在戰(zhàn)斗或體育游戲中提供表示由用戶施加到觸摸屏顯示器的壓カ的操作數(shù)據(jù)，以表示期望的作用力水平。額外的壓カ也可觸發(fā)觸摸屏可能會(huì)受到損壞的警告。増大的摩擦力可表示游戲角色變得疲勞或正受到虛擬戰(zhàn)爭(zhēng)的傷害。類似地，即使手寫筆不與顯示表面接觸，手寫筆的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，包括手寫筆繞內(nèi)部軸的旋轉(zhuǎn)和手寫筆繞外部軸的旋轉(zhuǎn)(revolution)，也可觸發(fā)游戲事件，如使目標(biāo)轉(zhuǎn)向的角色動(dòng)作或沿不同虛擬方向的觀看。手寫筆摩擦力的突然減小可用來指示游戲事件已經(jīng)發(fā)生，如門或容器已經(jīng)被撬開，或者劍已經(jīng)刺穿目標(biāo)。手寫筆對(duì)正在被渲染的虛擬目標(biāo)上執(zhí)行各種三維操縱的用戶也是有益的。例如，人可以利用手寫筆來“雕刻”虛擬物體。該應(yīng)用程序可以是在觸摸屏顯示器上描繪物體的CAD。接觸球在摩擦力作用下的運(yùn)動(dòng)可以標(biāo)識(shí)用戶施加給雕刻工具的力量，其中該雕刻工具在該工具毎次經(jīng)過期間控制著被去除材料的厚度。類似地，人可以根據(jù)用戶所施加的摩擦力,通過以一定的速率沉積材料來建立虛擬物體。此外，當(dāng)?shù)窨涛矬w時(shí)，可以通過突然改變手寫筆接觸球穿過這些各向異性的區(qū)域所需要的摩擦力，來有效地仿真被嵌入的結(jié)塊或空隙。例如，被嵌入的結(jié)塊可以表示摩擦力的突然増大，使得用戶希望避免雕刻經(jīng)過該結(jié)塊。其可以用來提示雕刻，即去除不希望的材料很容易，而去除所期望的嵌入部分則變得更困難。類似地，摩擦力的突然減小可用來標(biāo)識(shí)間隙已被發(fā)現(xiàn)，或?qū)右驯灰瞥Ｍ瑯?，木紋可表示為摩擦力的方向依存性。即使接觸球不接觸真實(shí)的表面或物體，該手寫筆也可用作手寫筆鄰近性檢測(cè)エ具，以幫助模仿物體的三維表面。例如，參見共同轉(zhuǎn)讓的、申請(qǐng)日為2010年11月17日的美國專利申請(qǐng)No. 12/948,472。可位于例如手寫筆或觸摸屏顯示設(shè)備中的手寫筆鄰近性檢測(cè)工具會(huì)自動(dòng)確定接觸球到顯示表面的距離。該數(shù)據(jù)可被添加到從手寫筆接收的操作數(shù)據(jù)。因此，在接觸球不與表面接觸的情況下，人可以在虛擬表面或體積上進(jìn)行位置檢測(cè)和上述多個(gè)手寫筆的交互。如本文所使用的，術(shù)語“一”或“ー個(gè)”應(yīng)意為ー個(gè)或多于ー個(gè)。術(shù)語“多個(gè)”應(yīng)意為兩個(gè)或多于兩個(gè)。術(shù)語“另ー個(gè)”被定義為第二個(gè)或另ー個(gè)。術(shù)語“包括”和/或“具有”是開放式的(例如，包含)。貫穿本文的“一個(gè)實(shí)施例”、“某些實(shí)施例”、“實(shí)施例”或類似術(shù)語的引用意為結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在至少ー個(gè)實(shí)施例中。因此， 本說明書任何地方所出現(xiàn)的這些術(shù)語并不必都參考相同的實(shí)施例。此外，也可在不進(jìn)行限制的情況下以任何合適的方式將特定特征、結(jié)構(gòu)或特性結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。本文所使用的術(shù)語“或者”應(yīng)被引申為包含或意為任何ー個(gè)或任何組合。因此，“A、B或C”意為“下列任何ー個(gè)A ；B ；C ；A和B ;A和C ；B和C ;A、B和C”。上述定義只有當(dāng)元素、功能、步驟或行為在某種程度上相互排斥時(shí)才出現(xiàn)例外。 貫穿本文的“ 一個(gè)實(shí)施例”、“某些實(shí)施例”、“實(shí)施例”或類似術(shù)語意為與該實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施例中。因此，出現(xiàn)在本說明書各個(gè)地方的上述措辭并不必涉及相同的實(shí)施例。此外，可在不受限的情況下，以適當(dāng)?shù)姆绞綄⑦@些特定特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。下面根據(jù)計(jì)算機(jī)編程領(lǐng)域技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，參考計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或相同電子系統(tǒng)所執(zhí)行的操作來描述實(shí)施例。這些操作有時(shí)被稱為由計(jì)算機(jī)執(zhí)行。應(yīng)理解，被象征性表示的操作包括由諸如中央處理單元之類的處理器所處理的、代表數(shù)據(jù)位的電信號(hào)的操縱、系統(tǒng)存儲(chǔ)器中諸如存儲(chǔ)器位置處的數(shù)據(jù)位的保持，以及信號(hào)的其它處理。數(shù)據(jù)位被保持在其中的存儲(chǔ)器位置是具有與該數(shù)據(jù)位相對(duì)應(yīng)的特定電、磁、光或有機(jī)性能的物理位置。當(dāng)在軟件中被實(shí)施時(shí)，實(shí)施例的元件基本上是執(zhí)行必要任務(wù)的代碼段。非暫時(shí)性代碼段可被存儲(chǔ)在處理器可讀取介質(zhì)或計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)中，其中該處理器可讀取介質(zhì)或該計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)可包括能夠存儲(chǔ)或傳遞信息的任何介質(zhì)。上述介質(zhì)的示例包括電路、半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存或其它非易失性存儲(chǔ)器、軟盤、CD-ROM、光盤、硬盤、光纖介質(zhì)、射頻(RF)鏈路等等。用戶輸入可包括鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、聲音指令輸入等等的任何結(jié)合體。類似地，用戶輸入可用來使用戶計(jì)算設(shè)備上正在執(zhí)行的瀏覽器應(yīng)用程序針對(duì)諸如網(wǎng)頁之類的ー個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源，其中通過該網(wǎng)絡(luò)資源可訪問計(jì)算資源。盡管已經(jīng)結(jié)合具體示例和各種實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)容易理解，在不脫離下文所要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，在此所描述的本發(fā)明的許多修改例和改編例是可行的。因此，應(yīng)清楚地理解，本申請(qǐng)僅通過示例的方式給出，并不作為對(duì)下面所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍的限制。本說明書意在覆蓋本發(fā)明的各種替代物、用途和改編例，通常覆蓋本發(fā)明的原理，并且包括對(duì)本發(fā)明的變更，這均包括在本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的公知常識(shí)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種觸筆界面設(shè)備，其包括 手寫筆，所述手寫筆能夠提供反饋カ，并且具有能夠在適當(dāng)位置處進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的表面接觸球； 通信模塊，所述通信模塊能夠?qū)崿F(xiàn)與計(jì)算機(jī)的信息傳遞；以及 接觸球夾緊機(jī)構(gòu)，所述接觸球夾緊機(jī)構(gòu)響應(yīng)地提供與所述反饋力獨(dú)立的可變接觸球摩擦力， 其中所述設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)游戲界面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，還包括傳感器，所述傳感器測(cè)量包括位置、取向、速度、加速度和旋轉(zhuǎn)的至少ー者的操作數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中手寫筆的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)觸發(fā)游戲事件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，還包括反饋促發(fā)器，所述反饋促發(fā)器沿縱向或正交方向的至少ー者選擇性地產(chǎn)生相對(duì)于殼體的所述反饋力。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述通信模塊還包括控制電路，所述控制電路采集所述操作數(shù)據(jù)便于進(jìn)行傳輸，并且接收能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)促發(fā)器促發(fā)的控制信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中手寫筆壓カ表示游戲作用力水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中額外的手寫筆壓カ觸發(fā)損壞警告。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中増大的摩擦力向游戲角色表示疲勞或受傷的至少一者O
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中摩擦力的突然改變標(biāo)識(shí)游戲事件的發(fā)生。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，還包括 反饋促發(fā)器，所述反饋促發(fā)器產(chǎn)生所述反饋力；以及 制動(dòng)板，當(dāng)摩擦力和縱向反饋カ相關(guān)聯(lián)時(shí)，所述反饋促發(fā)器將所述制動(dòng)板壓向所述接觸球。
11.一種用于在計(jì)算機(jī)與用戶之間提供交互的計(jì)算機(jī)界面，所述計(jì)算機(jī)界面包括 計(jì)算機(jī)；以及 觸筆，所述觸筆與所述計(jì)算機(jī)通信，并且為用戶提供獨(dú)立的反饋カ和摩擦表面接觸力，實(shí)現(xiàn)游戲界面。
12.一種用于在計(jì)算機(jī)與用戶之間提供交互的方法，所述方法包括 在計(jì)算機(jī)與手寫筆之間傳遞信息，其中所述手寫筆具有能夠在適當(dāng)位置處進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的接觸球；以及 利用所述手寫筆為用戶選擇性地提供獨(dú)立的反饋カ和摩擦力，實(shí)現(xiàn)游戲界面。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于3-D游戲的手寫筆設(shè)備。公開了用于自動(dòng)提供觸筆型界面以增強(qiáng)用戶與觸摸屏設(shè)備之間的交互的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該手寫筆與觸摸屏設(shè)備通信，以報(bào)告來自板上傳感器的手寫筆操作信息，并且接收應(yīng)用程序指令，其中該應(yīng)用程序指令定義了板上促發(fā)器所施加的反饋力和摩擦力。所施加的反饋力和摩擦力可被單獨(dú)控制。摩擦力經(jīng)由滾動(dòng)接觸球夾緊機(jī)構(gòu)提供，以通過控制接觸球的相對(duì)旋轉(zhuǎn)自由度來模仿接觸球與觸摸屏顯示表面之間不斷變化的物理嚙合。本發(fā)明的實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)觸筆以模仿三維交互，用以進(jìn)行游戲、物體操縱和雕刻以及非接觸式近端型手寫筆操作場(chǎng)景。
文檔編號(hào)G06F3/041GK102841700SQ20121014248
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者蘇拉吉特·阿德希卡瑞 申請(qǐng)人:索尼公司