CN111701228A - 输入设备 - Google Patents

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Abstract

一种输入设备，包括：跟踪目标部分，其外表面上设置有多个发光部分；构成跟踪目标部分的外表面的壳体；第一基板，其是设置在壳体内部的刚性基板；至少一个光源，其安装在第一基板的第一表面上；以及第一导光构件，其将来自至少一个光源的光引导到壳体的外表面上的多个发光部分的位置。

Description

输入设备
技术领域
本公开涉及一种具有跟踪目标部分的输入设备。
背景技术
通过将发光单元提供给输入设备并通过利用相机检测来自发光单元的光来跟踪输入设备的位置或姿势的技术已经存在。日本特开2011-164932号公报公开了一种用于游戏操作的输入设备，其具有球形发光单元。
发明内容
已经研究了在输入设备的外表面上设置多个发光部分。当使用柔性基板作为其上安装有与各个发光部分相对应的光源(具体地，发光二极管(LED))的基板时，可以确保发光部分的位置的高度自由度，由此，能够容易地确保利用相机检测发光部分的稳定性。然而，就组装的容易性和成本而言，不一定优选使用柔性基板。
本公开提出的输入设备包括：跟踪目标部分，其外表面上设置有多个发光部分；构成跟踪目标部分的外表面的壳体；第一基板，其是设置在壳体内部的刚性基板；至少一个光源，其安装在第一基板的第一表面上；以及第一导光构件，其将来自至少一个光源的光引导到壳体的外表面上的多个发光部分的位置。因此，可以简化输入设备的组装工作，并且可以降低成本。
附图说明
图1是使用本发明的实施例提出的输入设备的***的说明图。
图2是本公开的实施例提出的输入设备的后视图。
图3是输入设备的侧视图。
图4是包括在输入设备中的跟踪目标部分的分解透视图。
图5是基板和导光构件的侧视图。
图6是沿着图5中的线VI-VI截取的跟踪目标部分的截面图。以及
图7是示出导光构件的变形例的图。
具体实施方式
在下文中，将解释由本公开提出的输入设备的实施例。图2中用Z1和Z2表示的方向分别称为上方向和下方向，图2中用X1和X2表示的方向分别称为右方向和左方向，并且图3中用Y1和Y2表示的方向分别称为前方向和后方向。这些方向对应于当用户握住并使用输入设备100时从用户看到的方向，如图1所示。
[***的概述]
如图1所示，例如，输入设备100与头戴式显示器(HMD)2一起使用。HMD 2被安装在用户的头上，并且输入设备100被用户的右手或/和左手握住。HMD 2包括向前指向的相机2a。多个发光部分H(稍后描述)被提供给输入设备100。通过相机2a检测发光部分H的位置，并基于发光部分的位置计算输入设备100的位置和姿势(即，用户的手的位置和取向)。输入设备100包括由用户的手指操作的多个操作部分(例如，操作按钮，操作杆，触摸传感器等)，如后所述。基于输入设备100的位置、输入设备100的姿势、在操作部分上执行的操作等而创建的视频图像(例如，游戏图像)被显示在HMD 2的显示部分上。
输入设备100的位置和姿势可以由安装在HMD 2上的信息处理设备计算，或者可以由外部信息处理设备(例如，与HMD 2分离的游戏设备或个人计算机)计算。输入设备100可以包括运动传感器(例如，加速度传感器或陀螺仪传感器)。信息处理设备不仅可以基于发光部分H的位置而且可以基于来自运动传感器的输出来计算输入设备100的位置和姿势。此外，视频图像可以由安装在HMD 2上的信息处理设备创建，或者可以由外部信息处理设备创建。在外部信息处理设备计算输入设备100的位置等并创建视频图像的情况下，相机2a获取的图像信息被无线或有线地发送到外部信息处理设备，并且所创建的视频图像信息被无线或有线地从外部信息处理设备发送到HMD 2。注意，与图1所示的***不同，输入设备100可以与HMD 2分开使用。在这种情况下，用于跟踪输入设备100的位置和姿势的相机可以被附接到外部显示设备(例如，电视或个人计算机监视器)，基于输入设备100的位置和位置创建的视频图像显示在该外部显示设备上。
[输入设备的整体配置]
用于右手的输入设备100的外形和用于左手的输入设备100的外形是对称的。左输入设备100和右输入设备100在布置在操作部分11A中的操作构件的数量或类型上可以彼此不同。在下文中，将详细说明右手输入设备100。
如图2所示，输入设备100的主体10包括手柄11B和操作部分11A，在操作部分11A上配置有多个操作构件。主体10在其上部具有操作部分11A。手柄11B从操作部分11A向下延伸。布置在操作部分11A上的操作构件可以在握住手柄11B的状态下用拇指或食指进行操作。例如，手柄11B由鱼际***，中指，无名指和小指握持。
如图2和3所示，例如，操作按钮13、14、15和操作杆16作为操作构件布置在操作部分11A上。操作按钮13布置在操作部分11A的前表面11a上(见图3)，并且例如由食指操作。操作按钮14、15和操作杆16布置在操作部分11A的后表面11b上(见图2)，并且例如由拇指操作。操作杆16是可以径向倾斜或可以滑动的操作构件。设置在操作部分11A上的操作构件不限于在此说明的实施例中的那些。例如，可以在操作部分11A上设置触摸传感器，触发按钮和提供触摸传感器的按钮。此外，设置在操作部分11A上的操作构件的数量可以是一个或两个，或者可以是四个或更多。
如图2所示，输入设备100包括跟踪目标部分30，在该跟踪目标部分30上布置有多个发光部分H(在图2中，发光部分用黑圆圈表示)。跟踪目标部分30被形成为与主体10分离。即，跟踪目标部分30包括延伸成弧形或环形的部分，并且至少其中间部分与手柄11B分离(在中间部分和主体10之间存在空间)。在图2所示的实施例中，跟踪目标部分30位于主体10的右侧，并且连接到主体10的顶部和主体10的底部。跟踪目标部分30在弯曲的同时从主体10的顶部延伸至下侧，以在左右方向上向外扩展。跟踪目标部分30的中间部分从手柄11B向右分离。
跟踪目标部分30的位置和形状不限于图2所示的实施例中的那些，只要能够通过安装在HMD 2上的相机稳定地检测发光部分H的位置即可。跟踪目标部分30可以位于主体10的左侧，或者可以位于主体10的上方，下方，后方或前方。跟踪目标部分30的形状可以是笔直延伸的杆状形状，或者可以是环形形状，而不是弯曲的杆状形状。在跟踪目标部分30的形状为环形的情况下，跟踪目标部分30可以布置为围绕抓握手柄11B的用户的手或手腕。
发光部分H可以设置在主体10上。在输入设备100的示例中，当用户用右手握住手柄11B时，主体10的左侧表面11c没有被用户的手覆盖。因此，如图2所示，多个发光部分H可以设置在左侧表面11c上。此外，也可以在操作部分11A的前表面11a和后表面11b上设置多个发光部分H。
[跟踪目标部分]
在下文中，将详细说明跟踪目标部分30的结构。以下说明中所陈述的方向用于说明跟踪目标部分30的组件(部件，构件和部分)之间的相对位置关系，而无意于限制跟踪目标部分30在输入设备100中的位置。
如图4所示，跟踪目标部分30包括：构成跟踪目标部分30的外形的壳体31(见图3)；以及设置在壳体31内的基板32。壳体31包括沿前后方向组装的后壳体31A和前壳体31B。基板32是刚性基板，其例如是纸酚基板，纸环氧基板或玻璃环氧基板。多个光源S安装在基板32上。具体地，光源S是发光二极管(LED)。多个光源S沿跟踪目标部分30的延伸方向布置。在输入设备100的示例中，多个光源S被安装在基板32的一个表面32a(指向图5中的后侧的表面：称为后表面)上，并且多个光源S也安装在基板32的另一个表面32b(指向图5中的前侧的表面：称为前表面)上。
如图2所示，在操作部分11A中容纳有基板19，在该基板19上安装有用于检测包括操作按钮13等的操作构件的动作(由用户进行的操作)的开关或传感器。跟踪目标部分30中的基板32是在操作部分11A中与基板19分离的基板。即，基板32通过与形成基板19的工序不同的工序形成。基板32弯曲以符合跟踪目标部分30的外形。即，在输入设备100的后视图中，基板32在从主体10的上部朝向主体10的下部的方向弯曲的同时延伸。
将来自光源S的光引导到壳体31的外表面上的发光部分H的位置的导光构件33A和33B设置在壳体31的内部。在输入设备100的示例中，导光构件33B设置在基板32的前侧，并且导光构件33A设置在基板32的后侧。导光构件33A将来自安装在后表面32a上的光源S的光引导到发光部分H的位置，并且导光构件33B将来自安装在前表面32b上的光源S的光引导到发光部分H的位置。导光构件33A，33B的端表面(发光表面)33b设置在发光部分H的位置。壳体31例如由不透明的材料形成。在这种情况下，仅壳体31的发光部分H由透光材料形成。壳体31可以由透明或半透明的材料形成。
如至此所述，在输入设备100中，光源S被安装在刚性基板32上，来自其的光被导光构件33A，33B引导到发光部分H的位置。根据该结构，与其上安装有光源的柔性配线板沿壳体31的内表面设置的结构相比，可以简化输入设备的组装工作，并且可以降低输入设备的成本。
如图6所示，壳体31具有后倾斜壁31a和位于后倾斜壁31a的前方的前倾斜壁31b。在前后方向上彼此面对的状态下，两个倾斜壁31a和31b沿相同方向(跟踪目标部分30的延伸方向)延伸。两个倾斜壁31a和31b具有基本相同的长度。在输入设备100的示例中，后倾斜壁31a是后壳体31A的一部分，前倾斜壁31b是前壳体31B的一部分。与输入设备100的示例不同，后倾斜壁31a和前倾斜壁31b可以一体地形成。
后倾斜壁31a的取向与前倾斜壁31b的取向不同。两个倾斜壁31a和31b中的一个相对于另一个倾斜。在输入设备100的示例中，后倾斜壁31a指向斜后侧和右侧，前倾斜壁31b指向斜前侧和右侧。壳体31在后倾斜壁31a和前倾斜壁31b之间的区域中弯曲。后倾斜壁31a和前倾斜壁31b可以平滑地弯曲。倾斜壁31a和31b的各自的宽度Wa和Wb(见图3)可以彼此不同。例如，指向相机2a的一侧的倾斜表面的宽度可以比指向另一侧的倾斜表面的宽度宽。在图1所示的***中，相机2a位于输入设备100的后方。因此，例如，后倾斜壁31a的宽度Wa可以比前倾斜壁31b的宽度Wb宽。因此，当通过安装在HMD 2上的相机2a拍摄输入设备100时，可以提高设置在后倾斜壁31a上的发光部分H的检测精度。在相机位于输入设备100的前方的***中，与图1中的***不同，前倾斜壁31b的宽度Wb可以比后倾斜壁31a的宽度Wa宽。
在后倾斜壁31a和前倾斜壁31b的每一个上设有布置在跟踪目标部分30的延伸方向上的多个发光部分H。即，多个发光部分H在跟踪目标部分30上布置成两行。
如图6所示，基板32设置在后倾斜壁31a和前倾斜壁31b之间。基板32的后表面32a面对后倾斜壁31a的内表面，基板32的前表面32b面对前倾斜壁31b的内表面。基板32相对于两个倾斜壁31a和31b都倾斜。
根据关于基板32的这种布置，两个倾斜壁31a和31b上的发光部分H可以仅由一个基板32照明，从而可以减少部件的数量。另外，由于光源S安装在基板32的后表面32a和前表面32b上，所以与例如基板32设置为指向左右方向的结构相比，可以减小基板32的宽度。
此外，即使在壳体31由透明或半透明材料形成的情况下，基板32也用作遮光构件。因此，可以防止后倾斜壁31a上的发光部分H和前倾斜壁31b上的发光部分H在由HMD 2的相机获取的图像中重叠。例如，当在相机位于跟踪目标部分30的后方的状态下获取跟踪目标部分30的图像时，后倾斜壁31a上的发光部分H包括在图像中，但是前倾斜壁31b上的发光部分H被基板32遮蔽，因此不包括在图像中。结果，可以提高基于发光部分H的位置计算输入设备100的位置和姿势的精度。
注意，在图6所示的实施例中，基板32设置在后倾斜壁31a和前倾斜壁31b之间的边界处。即，基板32在前后方向上的位置与后倾斜壁31a和前倾斜壁31b之间的边界的位置基本匹配。然而，基板32的位置可以偏离后倾斜壁31a和前倾斜壁31b之间的边界。
[导光构件]
如图5所示，导光构件33A具有将来自光源S的光引导至发光部分H的多个导光部分33a。导光部分33a分别设置于多个光源S。即，光源S一对一地对应于导光部分33a。
在输入设备100的示例中，每个导光部分33a具有圆柱形状，并且从对应的光源S向垂直于基板32的方向笔直地延伸。因此，每个导光部分33a将来自光源S中的对应的一个的光引导到发光部分H中的对应的一个。根据该结构，由于光源S一对一地对应于发光部分H，因此，可以容易地确保发光部分H的亮度。另外，由于导光部分33a笔直地延伸，因此来自光源S的光能够高效地引导至发光部分H。如图6所示，后倾斜壁31a相对于基板32倾斜。导光部分33a的端表面(发光表面)33b可以相对于基板32倾斜以与后倾斜壁31a一致。
如图5所示，导光构件33A具有将多个导光部分33a联接的联接部分33c。多个导光部分33a和联接部分33c一体地形成。根据该结构，可以减少部件的数量，从而可以减少用于组装输入设备100的步骤的数量。
如图5所示，在输入设备100中，联接部分33c具有沿着基板32设置的板状形状。联接部分33c从每个导光部分33a的基部延伸到相邻的导光部分33a。导光构件33A具有与基板32相对应的尺寸。换句话说，导光构件33A具有与基板32基本相同的长度。另外，与安装在基板32的后表面32a上的所有光源S对应的导光部分33a形成在一个导光构件33A上。
联接部分33c利用例如螺钉的固定工具固定于基板32或壳体31(具体而言，后壳体31A)。如图5所示，联接部分33c包括被按压在基板32上的支撑部分33d。因此，导光构件33A相对于基板32的位置可以稳定。
导光构件33B设置在基板32的前侧。前侧导光构件33B具有与上述后侧导光构件33A相同的结构。即，导光构件33B还具有多个导光部分33a，联接部分33c，以及支撑部分33d。由于前侧导光构件33B的导光部分33a的位置(上下方向的位置)与前倾斜壁31b上的发光部分H的位置对应，因此前侧导光构件33B的导光部分33a的位置可以在上下方向上与后侧导光构件33A的导光部分33a的位置不同，如图5所示。
[导光构件的变形例]
导光构件的形状不限于图5和图6所示的实施例中的形状。导光构件可以形成为将来自一个光源S的光引导至至少两个发光部分H。根据该结构，可以减少光源S的数量。
图7是具有该结构的基板和导光构件的侧视图。在图7中，跟踪目标部分30包括设置在基板32的后方的导光构件133A和设置在基板32的前方的导光构件133B。导光构件133A和133B均具有基部133a，该基部133a具有面对一个光源S的入射表面。此外，导光构件133A和133B均具有从基部133a沿相反方向延伸的两个导光部分133b。导光部分133b的端表面(发光表面)133c对应于发光部分H的位置。包括在每个导光构件133A和133B中的导光部分133b的数量可以大于两个。
跟踪目标部分30可以在基板32的后方包括多个导光构件133A。在这种情况下，相邻的导光构件133A可以彼此联接。换句话说，每个导光构件可包括多个基部133a，从各个基部133a延伸的多个导光部分133b，以及联接相邻基部133a的联接部分。类似地，跟踪目标部分30可以包括在基板32前方的多个导光构件133B。在这种情况下，相邻的导光构件133B可以彼此联接。
[其他实施例]
本公开提出的输入设备不限于上述输入设备100。
例如，一个光源S可以安装在基板32的后表面32a上。此外，可以用来自该光源S的光来照明多个发光部分H。类似地，可以在基板32的前表面32b上安装一个光源S。此外，多个发光部分H可以被来自该光源S的光照明。
跟踪目标部分30的位置不限于在输入设备100的示例中的位置。例如，跟踪目标部分30可以位于主体10的左方，上方，下方，后方或前方。此外，跟踪目标部分30的姿势和形状不限于在输入设备100的示例中的那些。例如，跟踪目标部分30可以被布置为在水平方向上延伸。在水平地设置基板32的情况下，两个导光构件33A和33B中的一个设置在基板32上方，而另一个设置在基板32下方。因此，可以在根据跟踪目标部分30的姿势适当地进行修改的同时解释对跟踪目标部分30的上述说明。
此外，在又一实施例中，输入设备100可以不包括通过手指操作的操作构件，例如操作按钮13、14、15或操作杆16。同样在这种情况下，通过在握住手柄11B的同时移动输入设备100，用户可以将用户的动作反映在HMD2上显示的视频图像上。此外，输入设备100可以安装到手臂或手腕。在这种情况下，输入设备100不需要包括手柄11B。
用于跟踪输入设备100的位置和姿势的相机不必设置在HMD 2上。例如，如上所述，在基于输入设备100的位置和姿势创建的视频图像被显示在外部显示设备(例如，电视或个人计算机监视器)上的情况下，相机可以连接到显示设备。
此外，用于跟踪输入设备100的位置和姿势的相机不限于特定类型。相机可以包括用于检测可见光的图像传感器，或者可以包括红外图像传感器。另外，相机可以具有安装在其中的传感器，仅用于输出关于在整个视角中已经发生变化的像素的信息。
本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改，组合，子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。
本公开包含与2019年3月18日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2019-050279中公开的主题有关的主题，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (11)

1.一种输入设备，包括：
跟踪目标部分，其外表面上设置有多个发光部分；
构成跟踪目标部分的外表面的壳体；
第一基板，其是设置在壳体内部的刚性基板；
至少一个光源，其安装在第一基板的第一表面上；以及
第一导光构件，其将来自至少一个光源的光引导到壳体的外表面上的多个发光部分的位置。
2.根据权利要求1所述的输入设备，还包括：
由用户操作的操作部分；和
布置在操作部分中的第二基板，其中
第一基板与第二基板分离。
3.根据权利要求2所述的输入设备，还包括：
具有操作部分的主体；和
手柄，其中，
跟踪目标部分具有弧形或环形形状，并且跟踪目标部分的至少中间部分与主体分离。
4.根据权利要求3所述的输入设备，其中，
第一基板弯曲以符合跟踪目标部分的外形。
5.根据权利要求1所述的输入设备，其中，
多个发光部分包括第一发光部分和第二发光部分，
第一光源和第二光源安装在第一基板上，
第一导光构件包括将光从第一光源引导到第一发光部分的第一导光部分以及将光从第二光源引导到第二发光部分的第二导光部分，并且
第一导光部分与第二导光部分联接。
6.根据权利要求5所述的输入设备，其中，
第一导光构件具有与第一基板对应的尺寸。
7.根据权利要求1所述的输入设备，其中，
第一导光构件将来自光源的光引导至至少两个发光部分。
8.根据权利要求1所述的输入设备，还包括：
安装在第二表面上的光源，所述第二表面是与第一基板的第一表面相对的表面；和
第二导光构件，其设置在跨过第一基板与第一导光构件相对的一侧，并且将来自第二表面上的光源的光引导至壳体的外表面上的多个发光部分的位置。
9.根据权利要求8所述的输入设备，其中，
多个光源安装在第一基板的第一表面和第二表面中的每一个上。
10.根据权利要求8所述的输入设备，其中，
壳体包括：第一壁，其沿着跟踪目标部分的延伸方向延伸，并且在其上设置有多个发光部分；以及第二壁，其沿着第一壁形成并且在其上设置有多个发光部分，
第一壁和第二壁中的一个相对于另一个倾斜，并且
第一基板设置在第一壁和第二壁之间。
11.根据权利要求10所述的输入设备，其中，
第一基板的第一表面面对第一壁的内表面，并且
第一基板的第二表面面对第二壁的内表面。
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