具有轨迹球的输入装置的制作方法
计算机输入装置在现代文化中是普遍存在的，并且通常用于将配合输入装置做出的人为模拟输入(例如，触摸、点击、运动、触摸手势、按钮按压、滚轮旋转等)转换成用于计算机处理的数字信号。输入装置可以包括能够向计算系统提供数据信号和控制信号的任何装置。输入装置的一些非限制性示例包括计算机鼠标、轨迹球、键盘、遥控器、游戏控制器、游戏杆等。计算系统的一些非限制性示例包括台式计算机、便携式计算机、平板电脑、智能电话、个人数字助理(pda)、可穿戴式装置(例如智能手表、眼镜)等。
计算机鼠标是最常用的输入装置，然而，由于各种原因，越来越多的用户偏爱轨迹球装置。例如，轨迹球装置通常是静止的并且需要较少的电池电量，因为通常不包括使用运动传感器、加速度计等的电量密集型处理。由于轨迹球装置不移动，因此它们需要较少的表面空间并且几乎可以在任何表面上使用。一些符合人体工程学的优点包括减少长期使用时的肌肉疲劳(例如肩部、手臂和腕部的较少运动)，以及在某些情况下双手通用。尽管具有这些优点，但仍需要更好的人体工程学设计。
技术实现要素：
在某些实施方式中，计算机鼠标包括：壳体，该壳体具有底表面；以及轨迹球，该轨迹球设置在壳体中，其中，壳体的底表面可以包括第一平面区域、第二平面区域和脊状部，该脊状部为第一平面区域和第二平面区域所共有的且将第一平面区域与第二平面区域分开。第一平面区域和第二平面区域可以位于不同的平面上。计算机鼠标可以配置成在操作时搁置在工作表面上。在一些情况下，计算机鼠标可以配置成使得在底表面的第一平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标以相对于工作表面成第一角度的方式倾斜，并且当计算机鼠标配置成使得底表面的第二平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成第二角度的方式倾斜。在一些实施方式中，当计算机鼠标配置成使得底表面的第一平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成零度的方式倾斜，并且当计算机鼠标配置成使得底表面的第二平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成20度至30度的方式倾斜。在某些情况下，计算机鼠标可以结合轨迹球控制器。
在另外的实施方式中，计算机鼠标可以包括平台，该平台联接至壳体的底表面，其中平台搁置在工作表面上。当计算机鼠标配置成使得底表面的第一平面区域平行于工作表面时，第一平面区域可以搁置在平台的第一部分上且与平台的第一部分齐平。当计算机鼠标配置成使得底表面的第二平面区域平行于工作表面时，第二平面区域可以搁置在平台的第二部分上且与平台的第二部分齐平。在某些情况下，平台可以在计算机鼠标围绕脊状部在相对于工作表面的第一角度与第二角度之间枢转时保持在工作表面上。在一些方面，计算机鼠标还可以包括：第一组磁体，所述第一组磁体设置在壳体的第一平面区域中；以及第二组磁体，所述第二组磁体设置在壳体的第二平面区域中，其中，平台可以由金属制成。在这种情况下，平台可以在计算机鼠标相对于工作表面成第一角度时由于由第一组磁体提供的第一磁力而固定至第一平面区域，并且平台可以在计算机鼠标相对于工作表面成第二角度时由于由第二组磁体提供的第二磁力而固定至第二平面区域。一些实施方式可使用第三组磁体，第三组磁体设置在平台的第一部分中，第三组磁体用以在计算机鼠标相对于工作表面成第一角度时磁性地联接至第一组磁体。在平台的第二部分中可以设置有第四组磁体，第四组磁体用以在计算机鼠标相对于工作表面成第二角度时磁性地联接至第二组磁体。
在某些实施方式中，计算机鼠标可以包括沿着底表面的脊状部设置的联接引导部，联接引导部用以接纳从平台延伸的突起，其中，联接引导部可以在计算机鼠标围绕脊状部在相对于工作表面的第一角度与第二角度之间枢转时保持联接至平台的突起。一些实施方式可以包括铰链，该铰链沿着底表面的脊状部布置并且以可铰接的方式联接至平台，其中，平台在计算机鼠标围绕脊状部在相对于工作表面的第一角度与第二角度之间枢转时保持以可铰接的方式联接至平台。计算机鼠标可以包括滚轮，其中，脊状部和滚轮可以线性地偏移12度至14度，并且在某些情况下，脊状部可以配置成在用户使用计算机鼠标时线性地对准用户的前臂。
在一些实施方式中，计算机鼠标包括壳体，该壳体具有底表面，并且壳体的底表面可以包括第一平面区域、第二平面区域和脊状部，该脊状部为第一平面区域和第二平面区域所共有的且将第一平面区域与第二平面区域分开。在一些情况下，第一平面区域和第二平面区域可以位于不同的平面上。计算机鼠标可以配置成在操作时搁置在工作表面上，其中，当计算机鼠标配置成使得底表面的第一平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成第一角度的方式倾斜，并且其中，当计算机鼠标配置成使得底表面的第二平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成第二角度的方式倾斜。在某些情况下，脊状部可以配置成在用户使用计算机鼠标时线性地对准用户的前臂。
在一些实施方式中，当计算机鼠标配置成使得底表面的第一平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成零度的方式倾斜，并且当计算机鼠标配置成使得底表面的第二平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成20度至30度的方式倾斜。在某些实施方式中，计算机鼠标还可以包括平台，该平台联接至壳体的底表面，平台用以搁置在工作表面上，其中，当计算机鼠标配置成使得底表面的第一平面区域平行于工作表面时，第一平面区域可以搁置在平台的第一部分上且与平台的第一部分齐平，并且当计算机鼠标配置成使得底表面的第二平面区域平行于工作表面时，第二平面区域可以搁置在平台的第二部分上且与平台的第二部分齐平。平台可以在计算机鼠标围绕脊状部在相对于工作表面的第一角度与第二角度之间枢转时保持在工作表面上。
在另外的实施方式中，计算机鼠标可以包括：第一组磁体，所述第一组磁体设置在壳体的第一平面区域中；以及第二组磁体，所述第二组磁体设置在壳体的第二平面区域中，其中，平台可以由金属制成。在一些情况下，平台可以在计算机鼠标相对于工作表面成第一角度时由于由第一组磁体提供的第一磁力而固定至第一平面区域，并且平台可以在计算机鼠标相对于工作表面成第二角度时由于由第二组磁体提供的第二磁力而固定至第二平面区域。计算机鼠标可以包括轨迹球和/或滚轮，其中，脊状部与滚轮可以线性地偏移12度至14度，并且脊状部可以配置成在用户使用计算机鼠标时线性地对准用户的前臂。
在一些实施方式中，计算机鼠标包括：壳体，该壳体具有底表面；以及平台，该平台联接至壳体的底表面，平台用以搁置在工作表面上，并且平台包括第一部分和第二部分，其中，壳体的底表面可以包括第一平面区域、第二平面区域和脊状部，该脊状部为第一平面区域和第二平面区域所共有的且将第一平面区域与第二平面区域分开。第一平面区域和第二平面区域可以位于不同的平面上。当计算机鼠标配置成使得底表面的第一平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成第一角度的方式倾斜并且第一平面区域可以搁置在平台的第一部分上且与平台的第一部分齐平，并且当计算机鼠标配置成使得底表面的第二平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成第二角度的方式倾斜并且第二平面区域可以搁置在平台的第二部分上且与平台的第二部分齐平。在某些情况下，平台可以在计算机鼠标围绕脊状部在相对于工作表面的第一角度与第二角度之间枢转时保持在工作表面上。在某些情况下，当计算机鼠标配置成使得底表面的第一平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成零度的方式倾斜，并且当计算机鼠标配置成使得底表面的第二平面区域平行于工作表面时，计算机鼠标可以以相对于工作表面成20度至30度的方式倾斜。
在某些实施方式中，计算机鼠标可以包括：第一组磁体，所述第一组磁体设置在壳体的第一平面区域中；以及第二组磁体，所述第二组磁体设置在壳体的第二平面区域中，其中，平台可以由金属制成。平台可以在计算机鼠标相对于工作表面成第一角度时由于由第一组磁体提供的第一磁力而固定至第一平面区域，并且平台可以在计算机鼠标相对于工作表面成第二角度时由于由第二组磁体提供的第二磁力而固定至第二平面区域。计算机鼠标可以包括沿着底表面的脊状部设置的联接引导部，联接引导部用以接纳平台的一部分，其中，平台可以在计算机鼠标围绕脊状部在相对于工作表面的第一角度与第二角度之间枢转时保持联接至平台的所述部分。在某些情况下，计算机鼠标可以结合轨迹球。
附图说明
参照附图阐述详细说明。
图1a示出了根据某些实施方式的具有轨迹球的可调节计算机输入装置。
图1b示出了根据某些实施方式的具有轨迹球的可调节计算机输入装置。
图1c示出了根据某些实施方式的具有轨迹球的可调节计算机输入装置。
图2示出了根据某些实施方式的用于操作计算机输入装置的系统的简化框图。
图3示出了根据某些实施方式的多平面的底表面和平台结构的各方面。
图4a示出了根据某些实施方式的设置成处于中立构型的输入装置。
图4b示出了根据某些实施方式的设置成处于倾斜构型的输入装置。
图5示出了根据某些实施方式的具有铰链结构和轨迹球的可调节输入装置。
图6示出了不同用户手腕取向的各种人体工程学方面。
图7a示出了根据某些实施方式的保持适当的手腕对准的人体工程学设计的输入装置。
图7b示出了根据某些实施方式的保持适当的手腕对准的人体工程学设计的输入装置。
图8a示出了根据某些实施方式的在工作站处使用倾斜的轨迹球输入装置的各种人体工程学益处。
图8b示出了倾斜的轨迹球控制器如何使大部分压力被转移至手掌且从手腕转移开。
图9示出了根据某些实施方式如何使用楔状件来增加输入装置相对于工作表面的倾斜度的量。
图10是根据某些实施方式的结合输入装置的计算机系统的简化图。
具体实施方式
本发明的实施方式总体上涉及输入装置。更具体地，某些实施方式涉及具有轨迹球的可调节计算机输入装置。
在以下描述中，为了说明的目的，阐述了许多示例和细节以提供对本发明的实施方式的理解。然而，对于本领域技术人员明显的是，某些实施方式可以在没有这些细节中的一些细节的情况下实践，或者可以通过其修改或等同物来实践。
在一些实施方式中，输入装置(例如，计算机鼠标)可以包括轨迹球并且可以是可调节的，以适应不同的手位置，从而改善人体工程学性能。输入装置的底表面搁置在工作表面上并且可以是楔状的，以包括位于由共有的脊状部分开的不同平面上的第一平面区域和第二平面区域。输入装置可以配置成搁置在第一平面区域上，以将输入装置以相对于表面成第一角度(例如，零度角)的方式配置，或者输入装置可以倾斜成使得输入装置搁置在第二平面区域上，以将输入装置以倾斜度(例如，20度角)配置，从而减少用户手腕上的应变。输入装置可以包括可用作输入装置的底表面与工作表面之间的界面的平台，例如如下文进一步讨论的图4a和图4b所示。例如，平台可以通过磁体(例如，参见图3)、铰链(例如，参见图5)、摩擦配合等联接至输入装置的底表面，使得第一平面区域或第二平面区域搁置在平台上，以将输入装置以相对于工作表面的不同的倾斜度配置。在一些情况下，用户可以使输入装置沿着脊状部在位于平台上的第一平面区域与第二平面区域之间来回倾斜。一些实施方式还包括人体工程学增强件，其包括偏移优选距离(例如，12度至14度)的脊状部和滚轮，并且分隔第一平面区域和第二平面区域的脊状部与用户的前臂线性对准，这可以减少肌肉疲劳和某些重复使用伤害。本领域的普通技术人员将理解其许多变型、修改和替代实施方式，并且其中的一些在以下描述和附图中呈现。
图1a示出了根据某些实施方式的具有轨迹球的可调节计算机输入装置100。输入装置100可以包括壳体110、轨迹球120、滚轮130、左按钮122、右按钮124、后退/前进按钮132(也称为“侧”按钮132或简称为“按钮132”)、主选择按钮133、精确跟踪按钮134、发光二极管(led)136和平台140(在该视图中未示出)。壳体110可以是底座，其可以容纳、支承以及包含输入装置100的一些或全部部件并且用作主要用户界面以支承用户的手并且接触工作表面(直接地或间接地通过平台140)，如本领域普通技术人员将理解的那样。本文描述的许多实施方式是指输入装置。应当理解的是，除了在提及“传统的”计算机鼠标等时，通过本公开在实施方式中描述的输入装置可以包括具有轨迹球的计算机鼠标、计算机鼠标、计算机输入装置、轨迹球装置等。
轨迹球120可以包括任何适合的轨迹球跟踪技术，包括机械跟踪系统、光学跟踪系统、红外线(ir)跟踪系统、激光跟踪系统等。机械跟踪系统可以包括由两个或更多个垂直编码轴支承的轨迹球和物理地跟踪球的运动并将该运动转换成例如数字显示器(例如，计算机监视器)上的光标的运动的第三支承承受轨道。光学跟踪系统和ir跟踪系统可以使用可以将轨迹球表面的光反射到互补的金属氧化物半导体(cmos)传感器(或其他适合的传感器)上以跟踪轨迹球的运动的各种led(例如，红色、ir等)。除了轨迹球之外，光学传感器和ir传感器不能具有移动部件。该系统可以采用包括轨迹球保持硬件、一个或更多个透镜等其他元件。激光跟踪系统可以采用激光二极管，该激光二极管产生可以聚焦在轨迹球表面上的光束，这将光线反射回计算运动的传感器。本领域的普通技术人员将理解其许多变型、修改和替代实施方式。
滚轮130可以包括任何适合的功能，包括但不限于自由轮滚动、棘轮滚动、离合滚动、倾斜功能、点击能力(例如，可按压以接触传感器，从而获得“按钮按压”)等等。左按钮122和右按钮124可以包括单独的键板或可以与壳体结合成一体，如在美国专利申请15/453,744中所讨论的，出于所有目的，其全部内容通过参引并于此。可以将任何数目的按钮、触摸传感器或其他用户界面元件结合到输入装置100中。例如，一些实施方式可以包括一维触敏滑块或二维触敏触摸板。按钮132可以预设成具有特定功能(例如，后退/前进、下一个网页、先前的网页等)，或者可以是用户可分配的任何适合的功能。
主选择按钮133可以用于在多个操作系统与在多个主计算装置上操作的跨平台之间切换。例如，输入装置100可以与运行
图1b示出了根据某些实施方式的具有以中立构型显示的轨迹球的可调计算机输入装置100。平台140和充电端口138可以从该立体图中观察到。充电端口138可以是经由硬连线的耦合器具(例如，usb型a-c、小型usb、微型usb、usb3、火线、
本文中通篇描述的各种示例、描述和对应附图可统称为主计算装置，而不明确指出类型(例如，便携式计算机)。应该理解的是，主计算机可以是任何适合的计算装置，包括但不限于台式计算机、便携式计算机、平板电脑或“平板”计算机、智能电话、个人数字助理、可穿戴式装置(例如智能手表、智能眼镜)、智能器械、车辆或任何其他适合的计算设备。主计算机可以包括配置成存储计算机代码比如鼠标驱动器软件的机器可读介质(未示出)，其中，计算机代码能够由处理器(例如参见处理器210)执行以经由输入装置110控制主计算机的各方面。
在一些实施方式中，输入装置100可以配置成提供用于运动跟踪(例如，基于手动轨迹球操纵的x-y运动)、触摸和/或手势检测(例如，在输入装置100的触敏部分上)、取向检测、电源管理能力、输入检测(例如，按钮、滚轮等)、输出功能(例如，led控制、触觉反馈等)或本领域的普通技术人员所理解的无数附加特征中的任一附加特征的控制信号。
图2示出了根据某些实施方式的用于操作输入装置100的系统200的简化框图。系统200可以包括处理器210、输入检测块220、运动跟踪块230、电力管理块240和通信块250。系统块220至250中的每个块可以与处理器210电通信。系统200还可以包括未示出或讨论的附加系统以防止混淆本文描述的新颖特征。
在某些实施方式中，处理器210可以包括一个或更多个微处理器(μc)，并且可以配置成控制系统200的操作。替代性地，处理器210可以包括具有支持硬件、固件(例如，存储器、可编程i/o等)和/或软件的一个或更多个微控制器(mcu)、数字信号处理器(dsp)等，如本领域普通技术人员将理解的那样。替代性地，可以在系统200的其他系统块中配置mcu、μc、dsp等。例如，通信块250可以包括本地处理器以控制与主计算装置的通信(例如，经由bluetooth、bluetoothle、rf、ir、硬连线、zigbee、z-wave、logitechunifying或其他通信协议)。在一些实施方式中，多个处理器可以实现系统200中增加的性能特性(例如，速度和带宽)。应该注意的是，尽管多个处理器可以改进系统性能，但它们不是必需的，也不与本文描述的实施方式的操作密切相关。
在一些方面，输入检测块220可以控制对按钮(例如，左按钮/右按钮或“主”按钮122、124；按钮132、134；滚轮130等)激活、滚轮和/或轨迹球操纵(例如，旋转检测)、滑块、开关、触摸传感器(例如，一维触摸板和/或二维触摸板)等的检测。在一些实施方式中，输入检测块220可检测何时以足够的力按压键板、按钮、滚轮等，使得键板、按钮、滚轮接触并激活力传感器(例如，致动器)。力传感器可以产生对应的控制信号(例如，人机接口装置(hid)信号)以控制通信地耦合至输入装置100的主计算装置(例如，在计算机上例示“左键单击”)。替代性地，输入检测块220的功能可以被处理器210包含，或与处理器210结合。
在一些实施方式中，输入检测块220可以检测输入装置100上的一个或更多个触敏表面上的触摸或触摸手势。输入检测块220可以包括一个或更多个触敏表面或触摸传感器。触摸传感器通常包括适于检测诸如直接接触、电磁场或静电场或电磁辐射束之类的信号的感测元件。触摸传感器通常可以检测所接收的信号的变化、信号的存在或信号的不存在。触摸传感器可以包括用于发射所检测的信号的源，或者信号可以由次级源产生。触摸传感器可以配置成检测距参考区域或点(例如，<5mm)一定距离处的物体的存在、与参考区域或点接触的物体的存在，或其组合。输入装置100的某些实施方式可以利用或可以不利用触摸检测或触摸感测能力。
输入检测块220可以包括触摸和/或接近感测能力。触摸/接近传感器的类型的一些示例可以包括但不限于电阻式传感器(例如，基于碳加载的基于标准气隙4线的塑料，其根据压力(fsr)、插值fsr等具有不同的电特性)、电容式传感器(例如，表面电容、自电容、互电容等)、光学传感器(例如，ir光栅矩阵、与测量光路的渡越时间的光电检测器耦合的基于激光的二极管等)、声学传感器(例如，与一些麦克风耦合以对与触摸点相关的波传播模式的修改进行检测的压电蜂鸣器等)等。
运动跟踪块230可以配置成跟踪输入装置100上的轨迹球120的运动。在一些实施方式中，运动跟踪块230可以经由任何适合的跟踪系统跟踪轨迹球120的运动，跟踪系统包括但不限于机械跟踪系统、光学跟踪系统、ir跟踪系统、激光跟踪系统等，如上文参照图1a进一步讨论的。在替代实施方式中，输入装置100还能够利用附加运动跟踪硬件移动以跟踪输入装置100沿着下面的工作表面的运动。在这样的实施方式中，运动跟踪块230可以使用光学传感器比如led或光电二极管的成像阵列来检测输入装置100相对于下面的表面的运动。输入装置100可以可选地包括利用相干(激光)光的运动跟踪硬件。在某些实施方式中，一个或更多个光学传感器设置在输入装置100的底部侧(未示出)。运动跟踪块230可以提供位置数据(例如，x-y坐标数据)或提升检测数据。例如，光学传感器可以检测用户何时将输入装置100提升离开工作表面并且可以将该数据发送至处理器210以进行进一步处理。
在某些实施方式中，加速度计可以用于运动检测。加速度计可以是配置成测量加速力(例如，静态力和动态力)的机电装置(例如，微机电系统(mems)装置)。一个或更多个加速度计可用于检测三维(3d)定位。例如，3d跟踪可以利用三轴加速度计或两个双轴加速度计(例如，在“3d空中鼠标”中)。加速度计可以进一步确定输入装置130是否已经提升离开表面并且提供可以包括输入装置100的速度、物理取向和加速度的运动数据。在一些实施方式中，可以使用陀螺仪代替加速度计或与加速度计结合来判定运动或输入装置的取向。
在一些实施方式中，可以将一个或更多个加速度计和/或陀螺仪结合到输入装置100中，以检测输入装置100何时配置成中立构型(例如参见图4a)或倾斜构型(例如参见图4b)。这可能是有用的，例如通知用户他们可能想要从中立构型切换成倾斜构型以减少在延长使用之后(例如，超过1小时的使用时间)的手腕应变。在一些情况下，可以经由在主计算装置的显示器上操作的软件通过输入装置100上的声音、led、触觉反馈或其他反馈机构或其组合来执行通知。可以使用触摸检测(例如，电容式感测)、生物测定学或补充其他装置(例如，网络摄像头)来检测用户何时正在接合输入装置以判定使用时间以及是否建议切换取向(在中立取向与倾斜取向之间)。本领域的普通技术人员将理解其许多变型、修改和替代实施方式。
电力管理块240可以配置成管理用于输入装置100的电力分配、再充电、电力效率等。在一些实施方式中，电力管理块240可以包括电池(未示出)、用于该电池的基于usb的充电系统(未示出)、电力管理装置(例如，低压降稳压器——未示出)以及系统200内的电力网，以向每个子系统(例如，通信块250等)供以电力。在某些实施方式中，由电力管理块240提供的功能可以结合到处理器210中。替代性地，一些实施方式可以不包括专用的电力管理块。例如，电力管理块240的功能方面可以被另一块(例如，处理器210)包括或与另一块组合。
根据某些实施方式，通信模块250可以配置成提供与主计算装置或其他装置和/或外围装置通信的能力。通信块250可以配置成向主计算机或其他无线装置提供无线连接(例如，射频(rf)、bluetooth、ble、ir、zigbee、z-wave、logitechunifying等)。系统200可以包括连接至主计算机的硬连线(例如，usb、火线等)。例如，输入装置100可以配置成接收通用串行总线(usb)线缆以实现与主计算机或其他外部装置的双向电子通信。一些实施方式可以利用不同类型的线缆或连接协议标准来建立与其他实体的硬连线通信。
虽然某些系统可能没有明确地讨论，但是应该认为它们是系统200的一部分，如本领域普通技术人员将理解的那样。例如，系统200可以包括总线系统，以将电力和/或数据传送到其中的不同系统以及从其中的不同系统传送电力和/或数据。在一些实施方式中，系统200可以包括存储子系统(未示出)。存储子系统可以存储要由处理器(例如，在处理器210中)执行的一个或更多个软件程序。应该理解的是，“软件”可以指当由处理单元(例如，处理器、处理装置等)执行时使系统200执行软件程序的某些操作的指令序列。这些指令可以存储为驻留在只读存储器(rom)中的固件和/或存储在媒体存储器中的应用程序，该应用程序可以被读取到存储器中，以供处理装置处理。软件可以实现为单个程序或单独程序的集合并且可以存储在非易失性存储器中，并在程序执行期间全部或部分复制到易失性工作存储器中。处理装置可以从存储子系统获取要执行的程序指令，以执行如本文所述的各种操作(例如，软件控制的弹簧自动调节等)。
应该理解的是，系统200意在是说明性的，并且如本领域普通技术人员将理解的，许多变型和修改是可能的。系统200可以包括在此未具体描述的其他功能或能力(例如，移动电话、全球定位系统(gps)、电力管理、一个或更多个相机、用于连接外部装置或附件的各种连接端口等)。虽然系统200是参照特定块(例如，输入检测块220)来描述的，但应理解的是，这些块是为了理解本发明的某些实施方式而定义的，并不意味着实施方式局限于部件各部分的特定物理布置。各个块不需要对应于物理上不同的部件。块可以配置成例如通过编程处理器或提供适当的处理来执行各种操作，并且各种块根据如何获得初始配置而能够或不能够重新配置。本发明的实施方式可以在包括使用电路和软件的任何组合实现的电子装置的各种设备中实现。此外，系统200的各方面和/或各部分可以与如由设计所告知的其他子系统组合或由所述其他子系统组合操作。例如，电力管理240可以与处理器210结合，而不是用作单独的实体。
图3示出了根据某些实施方式的多平面的底表面和平台结构的各方面。输入装置300可以包括壳体310和壳体310的底表面，底表面包括第一平面区域314、第二平面区域316和脊状部312，脊状部312对第一平面区域314和第二平面区域316是共有的且将第一平面区域314与第二平面区域316分开。平台340配置成根据输入装置300的构型联接至第一平面区域和第二平面区域中的一者。例如，当处于中立构型时，第二平面区域316联接至平台340，如图4a所示。当处于倾斜构型时，第一平面区域314联接至平台340，如图4b所示。这样，第一平面区域314可以位于与第二平面区域316不同的平面上，以实现输入装置300的不同倾斜。
在一些方面，脊状部312可以包括设置在其上的联接引导部318，以接纳平台340的部分342，该部分342可以被称为突起342。联接引导部318可以用于帮助将平台340对准在输入装置300的底表面上。例如，将突起342配置成配装在联接引导部318内可以使平台340与壳体的由第一平面区域314和第二平面区域316限定的底部部分适当对齐。在一些情况下，在输入装置300绕位于第一平面区域314与第二平面区域316之间的脊状部枢转时，联接引导部318保持联接至平台340的突起342，如图4a至图4b所示。第一平面区域314可以对应于相对于工作表面的第一角度(例如20度)并且第二平面区域316可以对应于相对于工作表面的第二角度(例如0度)。平台340可以由金属(例如钢、镍或其他铁磁金属)、塑料或其他合适的化合物制成。在一些情况下，联接引导部318可以是沿脊状部312的凹部。
一些实施方式还可以包括位于第一平台314上的磁体350和位于第二平台316上的磁体352，以磁性地耦合至由铁磁材料(例如钢)制成的平台。在一些方面，例如在由非铁磁材料(例如，铝、塑料等)制成的平台的情况下，可以使用附加的磁体来磁性地耦合至输入装置300的底表面上的磁体。例如，磁体354可以嵌置在平台340中的一个位置处，使得当输入装置300放置成处于倾斜构型(例如，以20度倾斜)时，磁体354磁性地耦合至第一平面区域314的磁体350。类似地，磁体356可以嵌置在平台340中的一个位置处，使得当输入装置300放置成处于中立构型(例如，以0度倾斜)时，磁体356磁性地耦合至第二平面区域316的磁体532。磁体350、352、354、356各自可以是单个磁体或一组磁体(例如，多个磁体)。
磁体可以用于增加平台340与输入装置300的底部(即，第一平面区域314/第二平面区域316)之间的保持力(磁力)，使得在使用期间将他们的手放在输入装置300上的用户不会无意地导致在中立构型与倾斜构型之间的切换。也就是说，根据某些实施方式，在正常使用期间，用户的手的重量通常不会提供足够的力来切换构型。这样，用户将不得不增加额外的力以使输入装置300在各构型之间枢转。在中立构型与倾斜构型之间切换所需的力的量可以取决于所使用的磁体的数目、所使用的磁体在输入装置和/或平台340上的位置(例如，磁体350/352设置得越远离脊状部312，破坏磁体与平台之间的磁耦合所需的力越大)。在一些实施方式中，磁体的数目和/或磁体的位置设计成使得朝向输入装置300的一侧或另一侧的约700g的力导致输入装置300从一种构型(例如，中立构型)切换成另一种构型(例如，倾斜构型)。研究表明，破坏磁体与平台之间的磁结合以从一种构型切换成另一种构型优选地为约650g至750g。在磁结合为约400g至500g的实施方式中，用户体验往往感觉太容易切换，这可能导致各构型之间的无意的转变。在磁结合(即，磁体对平台的结合强度)为约800g至900g的实施方式中，用户体验往往感觉太困难(需要太多力)以在各构型之间进行转换。平均大小的手的重量提供约200g至300g的力(通常～250g)，因此一些示例性实施方式可以配置成在克服磁结合之前接收额外的400g(总共700g)。本领域的普通技术人员将理解其许多变型、修改和替代实施方式。
替代性地或另外地，可以使用其它联接手段来将壳体310的底部联接至平台340。例如，可以在壳体310的底表面上(例如，在第一平面区域314/第二平面区域316上)、在平台340上、或者在底表面和平台340两者上使用某些可重复使用的粘合剂(例如胶水、橡胶、胶带等)。一些实施方式可以利用硬件比如快速释放突片来将平台340与第一平面区域314或第二平面区域316中的一者之间的耦合一次获得及释放。在一些情况下，在正常使用期间(例如，当用户将他们的手搁置在输入装置300上时)，摩擦配合(例如，突起342与联接引导部318之间的摩擦配合)可以提供足够的摩擦力以使输入装置保持处于当前构型(例如，中立构型或倾斜构型)。在某些实现形式中，可以使用铰链(例如，沿着脊状部312)以使平台340与壳体310之间的联接更持久，同时仍允许输入装置300在各构型之间枢转。铰链还可以提供足够的摩擦，使得可以实现输入装置300的任何数目的倾斜度，这是因为摩擦足够的强以在正常操作使用下(例如，在用户的手的重量下)将输入装置300保持就位，如下面参照图5进一步描述的。在替代实施方式中，可以采用三个平面区域。例如，中间平面区域可以提供相对于工作表面的第三角度，使得输入装置300可以以三个不同的倾斜度(例如，0度、20度和30度)配置。本领域的普通技术人员将理解其许多变型、修改和替代实施方式。应该注意的是，输入装置300可以包括输入装置100或者贯穿本公开(例如，从图1a至图9)描述的任何其他输入装置的一些或全部特征(例如，滚轮130、按钮122、124等)以及操作特性(例如，在中立构型与倾斜构型之间枢转)，反之，输入装置100或者贯穿本公开(例如，从图1a至图9)描述的任何其他输入装置可以包括输入装置300的一些或全部特征以及操作特性，使得本领域的普通技术人员将理解在附图中示出并描述的任何发明构思，因此公开内容可以被混合及匹配。
图4a示出了根据某些实施方式的布置成处于中立构型的输入装置400。输入装置400在上图中示出为简化的轮廓，以描绘壳体410如何相对于平台440和下面的工作表面配置。下图呈现出在视觉上更详细的图示，以说明平台440与壳体410之间的关系的不同视图。参考该轮廓图，平台440可在第二平面区域416处联接至壳体410的底部部分，从而使输入装置400置于中立构型。也就是说，第二平面区域416搁置在平台440的一部分上并且与平台440的一部分齐平并且配置成平行于工作表面。如上所述，在壳体410于中立构型与倾斜构型之间枢转时，脊状部412可以是枢转点。脊状部412可以包括联接引导部418以接纳突起442，这可以在任一构型中用于使平台440与壳体410的底部适当地对准，如上文参照图3进一步讨论的。在一些实施方式中，可以不包括突起442和联接引导部418。参照图4a的下图，第二平面区域416联接至平台440，使得输入装置400置于中立构型(例如，相对于平台440和/或下面的工作表面成零度角)，并且平台440的一部分不接触第一平面区域414，第一平面区域414可以暴露壳体410的下侧(即，第一平面区域414)。
图4b示出了根据某些实施方式的布置成处于倾斜构型的输入装置400。类似于图4a，输入装置400在图4b的上图中示出为简化的轮廓，以描绘壳体410如何相对于平台440和下面的工作表面配置。图4b的下图呈现出在视觉上更详细的图示，以说明平台440与壳体410之间的关系的不同视图。参照图4b的轮廓图，平台440可以在第一平面区域414处联接至壳体410的底部部分，从而将输入装置400置于倾斜构型。也就是说，第一平面区域414搁置在平台440的一部分上并且与平台440的一部分齐平并且配置成平行于工作表面。如上所述，脊状部412可以包括联接引导部418以接纳突起442，这可以用于在任一构型中将平台440与壳体410的底部适当地对准。在一些实施方式中，可以不包括突起442和联接引导部418。参照图4b的下图，第一平面区域414联接至平台440，使得输入装置400以倾斜构型(例如，相对于平台440和/或下面的工作表面成20度角)放置，并且平台440的一部分不接触第二平面区域416，这可以暴露壳体410的下侧(即，第二平面区域416)。应该注意的是，尽管在本文的各种实施方式中描述了0度和20度的倾斜，但本领域的普通技术人员受益于本公开将理解的是具有不同倾斜度(例如，0度至30度)的其他设计是可能的。
图5示出了根据某些实施方式的具有铰链结构550和轨迹球的可调节输入装置500。输入装置500可以类似于输入装置100、300和400，除了沿着壳体510的下侧部的脊状部添加了铰链结构550之外。铰链结构550可以配置成将平台540附于壳体510的底部侧，但仍允许平台540如上所述的那样(即，平台540可以以可铰接的方式联接至脊状部)在中立构型与倾斜构型之间自由地(或伴随阻力地)旋转(枢转)。铰链结构550可以包括将铰链结构550联接至壳体510(例如，经由螺钉、销等)的凸缘556、筒部552以及可旋转地联接至筒部552并固定地联接至平台540的可旋转部554，如图5所示。在一些情况下，铰链结构550可以针对旋转提供可能大于用户将他们的手放在输入装置500上所提供的力的量的摩擦阻力，以防止输入装置500在中立构型与倾斜构型之间无意地枢转。在一些方面，摩擦力也可能足够低，使得用户可以在不需要过多力的情况下在各构型之间切换。例如，摩擦力可以设置成使得用户需要提供总共约700g的力以使装置切换构型(注意的是，典型的手提供250g的力，因此用户额外感觉到的力如本领域普通技术人员将理解的那样可能接近450g)。因此，输入装置500能够以许多不同的倾斜度配置，因为针对旋转的摩擦阻力可能足够高以适应用户的手在从0度到20度(或更多，取决于下面的平面区域的倾斜度)的任意倾斜度的重量。铰链结构550可以嵌置在壳体510中(例如，不突出)，使得平台540仍可以与壳体510的底部齐平(即抵靠第一平面区域或第二平面区域)。在一些实施方式中，如参照图3讨论的那样，可以使用磁体、粘合剂、机械闩锁/释放等。
人体工程学优点
不良姿势已被确定为重复性劳损(rsi)的关键风险因素之一。人体工程学的目标之一是将接口装置、工作站等朝向更自然的姿势和身体取向配置。例如，传统的鼠标需要用户的手以水平的、掌心向下的姿势放置。然而，本发明的一些实施方式可以配置成倾斜的，从而允许前臂顺时针旋转(即，翻手掌)，这可以使保持前臂骨骼(即，桡骨和尺骨)的肌肉(即，放射肌和尺骨肌)的应力减小。以下参照图6至图8b示出并描述了本文描述的各种实施方式的各种人体工程学优点。
图6示出了不同用户手腕取向的各种人体工程学方面。用户600被示出为用掌心向下的手612握持典型的计算机鼠标装置614。在该构型中，径骨602和尺骨604在用户的手腕610处以相对于下面的工作表面成0度至10度的角度使掌心向下。这种取向在长期使用方面可能令人满意，但可能会受到rsi的影响。
根据某些实施方式，用户620被示出为通过用户的手632握持处于倾斜构型的输入装置634(例如，类似于输入装置100、300、400)。在该构型中，径骨622和尺骨624在使用者的手腕630处以相对于下面的工作表面成20度至50度的角较少地仰转(即，朝向中立取向更多地翻转)。这种取向在长期使用方面可能是非常令人满意的，并且可能比常规鼠标更不易受rsi影响。
用户640被示出为将他们的手652保持在中立构型中，如同在进行手部抖动时将成为的那样。在该构型中，径骨642和尺骨644在用户的手腕650处以相对于下面的工作表面成50度至90度的角而处于中立(例如，在掌心完全向下与掌心完全向上之间的一半)。该取向可能是最优的，甚至不易受rsi影响，但对于计算机输入装置而言通常不那么实用。然而，某些实施方式可以包括距下面的工作表面大于20度的平面表面区域，并且一些实施方式可能是30度至40度或更多。本领域的普通技术人员将理解其许多变型、修改和替代实施方式。
除了配置输入装置以将用户的手放置在更大程度上的中立位置之外，还可以进行其他人体工程学改进以减少上述肌肉的应力。例如，保持手与前臂对准可以进一步降低rsi的可能性。图7a和图7b示出了根据某些实施方式的保持适当的手腕对准的人体工程学设计的输入装置720。图7a示出了用户700的手接合输入装置720的俯视图，图7b示出了同一输入装置720的仰视图。当接合输入装置720时，用户700的手腕710与脊状部730对准(例如，平行)，脊状部730是上述中立构型与倾斜操作构型之间的枢转点(例如参见图3至图4b)。手腕710与脊状部730之间的对准使用户的手相对于前臂置于更中立的构型，由此改进了人体工程学功能，减小了手腕压力并减少潜在的rsi事件。在另外的实施方式中，脊状部730和滚轮可以线性地偏移12度至14度，以用于改进舒适性和感受并减轻用户拇指上的压力。
典型地，在移动传统的鼠标或轨迹球装置时使用五块关键肌肉，并且每块肌肉均可能涉及潜在的损伤(例如，上髁炎)。肌肉工作得越少，用户可能会更放松并且更舒适。这些肌肉可以包括上斜方肌、伸腕肌、尺侧屈肌、拇指外展肌和拇指内收肌。
图8a示出了根据某些实施方式的在工作站800处使用倾斜的轨迹球输入装置的各种人机工程学优点。图8a包括对键盘804和输入装置806(例如，如图3至图4b所示的倾斜的轨迹球装置)进行操作的用户802。各肌肉示出为包括上斜方肌810、伸腕肌820、尺侧屈肌830、拇指外展肌840和拇指内收肌850。使用倾斜的轨迹球装置(例如，如图3至图4b所示)而非常规的鼠标(例如相对于下面的工作表面具有零度的倾度)可以显著降低肌肉疲劳和由此产生的rsi。如图8a所示，对于上斜方肌810、伸腕肌820、尺侧屈肌830和拇指内收肌850，肌肉活动可能减少了达35％，并且手腕和手的位置可能被改进多达50％。然而，在某些情况下，拇指外展肌840的使用可能发生一些增加，因为拇指通常比在常规鼠标中更多地接合轨迹球装置。
当使用常规鼠标时，用户的手腕可以坐置在工作表面上连续数小时。随着时间的推移，这种压力会导致疼痛，并且在某些情况下会导致腕管综合征，这是一种重复性劳损。避免这种痛苦的一个解决方案是尽可能地消除手腕上的压力。轨迹球设计(根据某些实施方式)提供了对这个问题的良好解决方案，因为轨迹球设计是人体工程学设计的并且使用静态基部(仅拇指正移动)以允许手腕放松并休息。图8b示出了倾斜的轨迹球控制器如何使得大部分压力被转移至手掌，而很少在手腕上。相比之下，大部分压力(显示为交叉阴影图案)可能在常规鼠标设计中的手腕上。
图9示出了根据某些实施方式如何使用楔状件来增加输入装置相对于工作表面的倾斜度的量。在上面的图中，楔状件920可以放置在以零度中立构型示出的输入装置910的下方，以相对于下面的表面将其倾斜度增加10度，使得总共倾斜10度。类似地，在下图中，楔状件940可以放置在以20度倾斜的构型示出的输入装置930的下方，以相对于下面的表面将其倾斜度增加10度，使得总共倾斜30度。可以使用具有不同角度的不同楔状件。楔状件可以摩擦地或粘合地联接至输入装置910、930的底部(或者通过本文描述的任何实施方式)。楔状件可以由金属、橡胶、塑料或其他适合的化合物制成。本领域的普通技术人员将理解其许多变型、修改和替代实施方式。
典型的系统环境
图10是根据某些实施方式的结合输入装置的计算机系统1000的简化图。计算机系统1000可以包括计算机1010、监测器1020、输入装置1030和键盘1040。在一些实施方式中，输入装置1030可以是计算机鼠标、轨迹球(如所示的)、遥控装置、游戏控制器(例如，游戏手柄、游戏操纵杆、游戏控制器等)、移动装置或可用于将模拟输入转换成数字信号以进行计算机处理的任何其他适合的装置。对于计算机系统1000，输入装置1030可以配置成控制计算机1010和监测器1020的各个方面。
计算机1010可以是任何适合的计算装置，包括但不限于台式计算机、便携式计算机、平板电脑或“平板”计算机、智能电话、pda，可穿戴式装置(例如智能手表、智能眼镜)等。在一些实施方式中，输入装置1030可以配置成提供用于运动跟踪(例如，平面表面上的x-y运动，“三维空中”运动等)、触摸和/或手势检测、提升检测、取向检测、电力管理能力、输入检测(例如，按钮、滚轮等)、输出功能(例如，led控制、触觉反馈等)、或本领域的普通技术人员将理解的无数附加特征中的任一附加特征的控制信号。计算机1010可以包括配置成存储计算机代码比如鼠标驱动程序软件的机器可读介质(未示出)，其中计算机代码能够由计算机1010的处理器(例如，参见处理器210)执行，以经由输入装置1030和/或键盘1040控制计算机1010的各方面。本文中所描述的各种实施方式通常将输入装置1030称为计算机鼠标或类似的输入装置，但应该理解，输入装置1030可以是任何适合的输入/输出(i/o)装置(例如，用户接口装置、控制装置、输入单元等)，该输入/输出(i/o)装置可适用于利用本文描述和/或预期的新颖实施方式。
在一些实施方式中，如本文所述，在主计算装置(计算机1010)上操作的软件可以包括各种优化以改善当用户使用输入装置(例如，轨迹球装置1030)时的用户体验(ux)。例如，在计算机1010上操作的ux软件可以告知用户何时在一个特定构型(例如，0度——参见例如图4a)中花费特定时间量(例如，5小时)并且建议他们切换成第二构型(例如，20度——参见例如图4b)。在某些情况下，软件可以提醒用户(通过在显示器上显示消息)用户在一个构型和/或另一个构型中花费了多少时间。可以使用加速度计和/或陀螺仪(参见例如图2的运动跟踪模块230)来确定当前构型，但是确定当前构型的其他方法也是可能的(例如，压力传感器、开关等)，如本领域普通技术人员将理解的。
对应于以上讨论的结合本发明的各种特征的ux方面的软件可被编码并存储在各种计算机可读存储介质上，适合的介质包括磁盘或磁带、光存储介质比如光盘(cd)或dvd(数字多功能盘)、闪存以及其他非暂时性介质(例如，存储在计算机1010中)。(可以理解的是，数据的“存储”与使用暂时介质比如载波的数据的传播不同)。编码有程序代码的计算机可读介质可以与兼容的电子装置一起封装，或者程序代码可以与电子装置分开提供(例如，经由因特网下载或作为单独封装的计算机可读存储介质)。本领域的普通技术人员将理解结合上述ux软件并且操作结合贯穿本公开描述的各种新颖输入装置的系统环境的许多变型、修改和替代实施方式。
在描述所公开的实施方式的上下文中(特别是在所附权利要求书的上下文中)中使用术语“一”、“一种”和“该”以及类似的指示将被解释为覆盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应解释为开放式术语(即，意指“包括但不限于”)。术语“连接”应解释为部分或全部包含在内、即使有干涉也附接至或接合在一起。短语“基于”应理解为是开放式的，而不是以任何方式进行限制，并且在适当的情况下旨在解释或以其他方式解读为“至少部分基于”。除非本文另外指出，否则本文列举的值的范围仅旨在用作单独地提及落入该范围的每个单独的值的速记法，并且每个单独的值被合并到说明书中，就好像它在本文中单独列举那样。本文中描述的所有方法可以以任何适合的顺序执行，除非本文另有指示或者与上下文明显矛盾。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本公开的实施方式，并且不会造成对本公开的范围的限制。说明书中的任何语言都不应解释为指示对于本公开的实践是必不可少的任何未声明的元素。
本文描述了本公开的优选实施方式，包括发明人已知的用于执行本公开的最佳模式。在阅读前面的描述之后，那些优选实施方式的变型对于本领域的普通技术人员来说可以变得明显。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这种变型，并且发明人旨在以不同于本文具体描述的方式来实施本公开。因此，如适用法律所允许的，本公开包括所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同物。此外，除非在本文中另外指出或者与上下文明显矛盾，否则本公开包含其所有可能变型中的上述元件的任意组合。
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