TWI603231B - 游標控制裝置與方法 - Google Patents

Description

游標控制裝置與方法

本發明是關於一種控制裝置，特別是指一種游標控制裝置。

隨著科技的進步，電腦（如桌上型電腦或筆記型電腦）已然成為了現代人生活裡非常重要的角色。一般電腦主要必須搭配鍵盤跟滑鼠才能進行操作，對於可攜式電子裝置（如筆記型電腦或平板電腦）來說，實造成攜帶上的不便。有鑑於上述問題，目前在游標控制方面大多已與可攜式電子裝置作整合，達到不需攜帶或使用滑鼠之優點。

目前市面上常見的游標控制裝置主要可分三種，分別是觸控面板（Touch Pad）、光學手指感應器（Optical Finger Navigation）及指點桿（Track Point），然而，在實際使用經驗中，上述各種游標控制裝置皆存在有其問題點與缺點。針對觸控面板來說，需要較大的設置空間。對於光學手指感應器來說，若游標需要大範圍的移動，手指必須重覆滑動數次，故使用上並不順暢。對於指點桿而言，由於其整體為機械式結構，因此，使用上需要施加較大的力量，且長時間使用後容易產生誤差，造成游標在移動過程中產生飄移而失去準確性。

有鑑於上述問題，於一實施例中，係提供一種游標控制裝置，包括處理器、移動感測模組、抵壓件及壓力感測模組。所述移動感測模組包括電路板與位於電路板上方之觸控件，移動感測模組偵測觸控件上物體之移動，處理器根據移動感測模組之偵測結果產生游標移動訊號，用以控制游標之移動。上述抵壓件設置於觸控件周側。壓力感測模組位於抵壓件下方，壓力感測模組用以偵測抵壓件產生之壓力，處理器根據壓力感測模組之偵測結果產生游標延續訊號，用以控制游標之延續移動。

於一實施例中，係提供另一種游標控制裝置，包括處理器、移動感測模組及壓力感測模組。上述移動感測模組包括電路板與位於電路板上方之觸控件，移動感測模組偵測觸控件上物體之移動，處理器根據移動感測模組之偵測結果產生游標移動訊號，用以控制游標之移動。壓力感測模組位於觸控件下方，壓力感測模組用以偵測觸控件產生之壓力，處理器根據壓力感測模組之偵測結果產生游標延續訊號，用以控制游標之延續移動。

藉此，游標控制裝置可透過移動感測模組產生游標移動訊號，以判定游標的移動方向，而透過下壓壓力感測模組產生游標延續訊號，可決定游標往上述移動方向延續移動的速度。因此，能達到大幅縮減游標控制裝置的體積、非機械式結構而更加省力與使用壽命更長及操作更加精準與人性化。

於一實施例中，上述移動感測模組可為光學手指感應器（Optical Finger Navigation），觸控件可為透光件或半透光件，舉例來說，觸控件可為玻璃或可透光塑膠製成，如透鏡（Lens）。但並不侷限於此，於另一些實施例中，移動感測模組也可為觸控面板（Touch Pad），如電容式、電容式、電磁式或紅外線式觸控面板，或者，移動感測模組也可為影像擷取器。

於一實施例中，上述移動感測模組是偵測物體位移方向而對應產生游標移動訊號。例如透過物體在一定時間內於X軸與Y軸方向的位移，以計算出物體移動的方向與距離而產生游標移動訊號。

於一實施例中，上述壓力感測模組可為一力敏電阻（Force Sensing Resistor）。但並不侷限於此，於另一些實施例中，壓力感測模組也可為壓電式、電容式或電感式等其他形式的壓力感測器。

於一實施例中，上述壓力感測模組可依據其受壓之壓力值產生游標延續訊號。舉例來說，壓力感測模組可根據不同的電阻變化計算出不同的壓力值，其中壓力值越大則游標延續訊號越大，壓力值越小則游標延續訊號越小。

於一實施例中，上述壓力感測模組可包括複數壓力偵測器，等角排列設置於電路板上方。或者，於另一實施例中，壓力感測模組也可僅包括一壓力偵測器，且壓力偵測器呈環形設置於電路板上方。

於一實施例中，游標控制裝置更可包括基座與資料傳輸介面（如傳輸線），上述電路板是位於基座上方，資料傳輸介面電連接移動感測模組與壓力感測模組且由基座一側延伸穿出，藉以輸出游標移動訊號與游標延續訊號。

於一實施例中，上述抵壓件可包括上環面，所述上環面具有外環緣，且上環面是由內向外傾斜，使外環緣的高度高於觸控件的高度。

於一實施例中，係提供一種游標控制方法，包括下列步驟：偵測於觸控件上之物體移動量而產生游標移動訊號；偵測壓力感測模組受壓而產生游標延續訊號；輸出游標移動訊號或游標延續訊號。

於一實施例中，在上述偵測物體移動量之前，觸控件偵測是否有物體碰觸觸控件，若有，則偵測物體移動量。

於一實施例中，在上述偵測該物體移動量之後，若物體移動量不為零，則輸出游標移動訊號。

於一實施例中，在上述偵測該物體移動量之後，若物體移動量為零，讀取壓力感測模組之壓力值，以判斷壓力感測模組是否受壓。

於一實施例中，在上述讀取壓力值之後，更判斷壓力值是否大於設定值。若壓力大於設定值，則決定之平均移動方向及移動速度，並依據平均移動方向及移動速度輸出游標延續訊號。其中平均移動方向可在物體之移動量為零之前，最後數筆移動量之平均計算出。

如第1、2、3A及3B圖所示，為本發明的第一實施例，其中，第3A圖為第1圖之A-A剖視圖，第3B圖為第1圖之B-B剖視圖。於本實施例中，游標控制裝置1包括移動感測模組10、抵壓件20、壓力感測模組30、資料傳輸介面40及處理器(圖未示)。所述游標控制裝置1可裝設於電子裝置（如筆記型電腦或平板電腦）上，游標控制裝置1也可利用資料傳輸介面40連接於電子裝置，用以控制電子裝置的游標位移。其中，游標控制裝置1可包括至少一處理器(圖未示)，例如移動感測模組10及壓力感測模組30共用一處理器，以提供數據運算能力，也可由多個處理器來實現，例如移動感測模組10及壓力感測模組30可分別設置處理器，另外，亦可利用外部電子裝置之處理器來進行數據運算，本發明不以此為限。

上述移動感測模組10包括電路板11與位於電路板11上方之觸控件12，觸控件12係用以定義出使用者操作的區域，也就是移動感測模組10的偵測區域，移動感測模組10則是用以偵測物體的移動量。於一較佳實施例中，移動感測模組10為光學手指感應器（Optical Finger Navigation），而觸控件12可包括有發光件121（如發光二極體）與可透光的主體122與感光件123，例如感光件123可以是CMOS(互補式金氧半場效電晶體)或CCD(電荷耦合元件)，主體122可為玻璃或透明塑膠材質所製成，如光學透鏡（Lens）。而上述發光件121與感光件123是設置在電路板11上，所述主體122於此為一罩蓋型蓋（於此概呈方形，但亦可為圓形、橢圓形或其他不規則形），並覆蓋於上述發光件121與感光件123，上述電路板11則是固定於一基座50上（如透過黏接或扣接）。

藉此，當物體（如手指或觸控筆）觸碰於主體122表面並移動一距離時，可透過發光件121發出光線（如紅外光線）照射物體並反射傳送到感光件123的方式，藉以偵測物體之移動，上述處理器是利用移動感測模組10之偵測結果計算出游標移動訊號，作為控制游標移動之依據，也就是說，上述游標移動訊號可對應控制游標往一方向移動一距離。舉例來說，物體在第一時間的位置為（x1,y1），在第二時間的位置為（x2,y2），處理器即可透過移動感測模組10在第一時間及第二時間的偵測結果取得一移動方向與一移動距離(x2-x1, y2-y1)，也就是游標移動訊號。另可參照第7圖所示，於本實施例中係以光學手指感應器作為移動感測模組10，移動感測模組10的整體大小可略大於手指指尖的大小，而手指僅要在主體122表面上移動一小段距離即可產生游標移動訊號，以控制游標的移動距離與移動方向。再如第4圖所示，由於移動感測模組10的整體體積可較小，因此游標控制裝置1可安裝在鍵盤2的按鍵之間（如鍵盤2按鍵G、按鍵H與按鍵B之間），令使用者可利用鍵盤2進行游標控制之操作。

於一些態樣中，移動感測模組10也可以是一觸控面板（Touch Pad）。例如，移動感測模組10可為電容式觸控面板，以透過物體移動所產生的電容值變化來判斷物體的移動距離與移動方向而產生上述游標移動訊號。或者，移動感測模組10可為電容式觸控面板，以透過物體移動所產生的電壓值變化來判斷物體的移動距離與移動方向而產生上述游標移動訊號。又或者，於另一些態樣中，移動感測模組10也可包括有影像擷取器（如攝影鏡頭），以透過拍攝物體在不同時間的位置而判斷出物體的移動方向，進而產生上述游標移動訊號。再於另一些態樣中，移動感測模組10也可為電磁式或紅外線式的觸控面板，此部分並不侷限。

上述抵壓件20是設置在觸控件12周側，用以抵壓壓力感測模組30，所述抵壓件20的形狀是對應觸控件12周圍的形狀，也就是說觸控件12的形狀可為圓形、方形或橢圓形，而抵壓件20的形狀即為相對應之圓形、方形或橢圓形，但並不侷限於此，抵壓件20與觸控件12也可分別為不同的形狀。請參第3A、3B圖所示，於本實施例中，抵壓件20為一方形環塊環繞於觸控件12周側，其中抵壓件20內側具有一內縮環塊201向上抵靠於觸控件12周圍，因此當觸控件12受壓時也會同時抵壓所述抵壓件20。此外，抵壓件20二側更向下延伸有一倒鉤部202，所述倒鉤部202是勾扣於上述基座50的底部，使抵壓件20獲得定位。另外，如第3B圖所示，於本實施例中，所述基座50下方更向下延伸有凸柱51，以對應嵌入一基板60的孔洞61中而獲得定位，但本發明並不以此為限，上述基座50也可透過膠合或扣合的方式固接於基板60上。如第4圖所示，於本實施例中，上述游標控制裝置1是安裝在鍵盤2的按鍵之間，而上述基板60可為鍵盤2承載按鍵的板體。

如第6圖所示，於本實施例中，抵壓件20也可為複數塊體所組成，且複數塊體是分別環繞設置在觸控件12的四個側邊。

上述壓力感測模組30是接受上述抵壓件20或觸控件12之抵壓而產生壓力訊號。於本實施例中，壓力感測模組30包括有四個壓力偵測器31且等角排列於電路板11上方的四個方位。詳言之，四個壓力偵測器31的角度間距為90度，且上述抵壓件20的內縮環塊201抵靠於各壓力偵測器31。但本發明不侷限於此，壓力感測模組30也可包括超過四個或四個以下的壓力偵測器31，且可以其他角度間距（如30度或60度）等角排列。

上述壓力偵測器31於此本實施例中為力敏電阻（Force Sensing Resistor），且透過傳輸介面32（於此為兩條間隔配置的導線）電連接於電路板11。所述力敏電阻在具體實施上可為薄膜或薄板型態且可因受到不同的壓力大小而產生不同的電阻變化，進而依據不同的電阻變化計算出不同的壓力值，進而輸出壓力訊號。處理器將依據所述壓力訊號計算出一游標延續訊號，以決定游標往游標移動訊號對應的移動方向延續位移之時間、速度。例如，壓力偵測器31偵測到使用者按壓的時間，即游標延續訊號存續的時間將對應游標持續移動的時間。反之，當壓力感測模組30沒有受壓時即不會產生游標延續訊號，游標則不會持續往游標移動訊號對應的移動方向繼續位移。壓力感測模組30所偵測的壓力值越大，處理器則對應調整游標延續訊號，使游標速度加快，也就是說壓力值是與游標移動速度成正比（可呈線性或非線性正比）。但本發明並不侷限於此，於一些態樣中，上述壓力偵測器31也可以是壓電式、電容式或電感式等其他形式的壓力感測器，以透過電容值或電壓值的變化計算出壓力值。另外，於一些實施例中，壓力感測模組30也可是在壓力值大於一設定值時才產生游標延續訊號，藉此，避免使用者在操作過程中因誤觸而持續移動游標。

承上，利用上述游標延續訊號使游標持續往游標移動訊號對應的移動方向位移，藉以解決游標需要大範圍的移動時，手指必須重覆滑動的問題。並利用壓力感測模組30所偵測的壓力值對應調整游標持續移動的速度，減少游標需要大範圍的移動時所需的操作時間，以增加使用上的便利性。

另外，如第2圖所示，在本實施例中，壓力感測模組30是包括複數個壓力偵測器31且間隔排列於電路板11上方，藉此可進一步增加判定游標停止的精準度。舉例來說，若其中一個壓力偵測器31出現急遽的壓力變化，可判斷為手指的扭動，非使用者欲控制游標而移動手指，因此不控制游標移動。如第5圖所示，於本實施例中，壓力感測模組30是只包括一個環狀的壓力偵測器31抵靠於抵壓件20的內縮環塊201的下方，也就是說，壓力偵測器31為一壓力環。

上述資料傳輸介面40是電連接於電路板11以接收並輸出上述游標移動訊號、及電連接於壓力感測模組30以接收並輸出上述游標延續訊號。如第1、2圖所示，於本實施例中，資料傳輸介面40為一軟性電路板且一端電連接於電路板11與壓力感測模組30，而資料傳輸介面40另一端由基座50一側延伸穿出。舉例來說，在游標控制裝置1內建處理器的情況下，處理器可電性連接於電路板11，供處理器可透過資料傳輸介面40將游標移動訊號與游標延續訊號傳輸至電子裝置。在游標控制裝置1利用外部處理器的情況下，資料傳輸介面40另一端可連接於外部處理器，以將物體之移動訊號及壓力訊號傳輸至外部處理器，以供外部處理器對應計算該游標移動訊號與游標延續訊號，進而控制游標的移動。

游標控制裝置1在操作上可如第7圖所示，使用者可將手指放置在移動感測模組10之觸控件12的主體122表面上，然後朝一方向滑動一距離，處理器即可產生上述游標移動訊號並控制游標對應移動。接著使用者再向下直接抵壓主體122或抵壓件20（於此為向下抵壓主體122），以對壓力感測模組30施加壓力，處理器進而產生游標延續訊號並對應控制游標往上述移動方向持續位移。藉此，改善習知技術需重複滑動的缺點，且相較於機械式的游標控制裝置來說，能夠達到更加省力且增加使用壽命，另外，利用施加壓力改變游標延續移動的速度更可縮短操作時間。

再如第10圖所示，為本發明游標控制方法之步驟流程圖。就游標控制裝置1來說，如步驟1001，游標控制裝置1會先判斷手指是否有碰觸到移動感測模組10的觸控件12上，若是，則再如步驟1002讀取手指在觸控件12上的移動量（包括X軸與Y軸的移動量）。此時將進入步驟1003，進行判斷X軸或Y軸的移動量，當X軸或Y軸的移動量不為0時，代表手指仍在觸控件12上移動，即進入步驟1004，處理器輸出上述游標移動訊號，亦即偵測於觸控件12上之物體移動量而產生游標移動訊號，以控制游標往一方向移動。當X軸或Y軸的移動量為0時，即表示手指停止在觸控件12上移動，則進入步驟1005，讀取壓力感測模組之數值，並由步驟1006判斷壓力值是否大於預設壓力值（即設定值），避免因誤觸而輕壓壓力感測模組30產生訊號，若是，則進入步驟1007，代表使用者欲使游標繼續移動，而明確的對抵壓件20施加壓力，此時先依據步驟1002所判定之最後數筆手指移動之平均移動量(例如手指停止滑動前的最後10筆移動量資料進行平均)來計算出平均移動方向，並於步驟1008時根據步驟1006之壓力值以決定控制游標持續往上述平均方向移動的速度（如壓力值越大，游標的速度越快），最後，於步驟1009輸出游標延續訊號。簡言之，手指在觸控件12由第一位置滑動至第二位置即可控制游標的移動方向與移動距離，而手指後續在第二位置下壓且抵壓壓力感測模組30時，即可控制游標移動往上述移動方向延續移動，並控制游標延續移動時的速度。

再如第7圖所示，於本實施例中，抵壓件20包括上環面21，且上環面21具有外環緣22，上述上環面21是由內向外傾斜，使外環緣22的高度高於觸控件12的高度。藉此，可讓使用者的手指在觸控件12上滑動的過程中，有受到包覆與限位的效果。達到操作時不易觸壓到旁邊的其他組件（如按鍵）之優點。

如第8圖所示，為游標控制裝置的第二實施例。本實施例游標控制裝置1A與上述游標控制裝置1的差異在於，抵壓件20不具有上述內縮環塊201與倒鉤部202，且抵壓件20的下方是直接連接於基板60而獲得定位（如抵壓件20可抵靠或黏接於基板60）。此外，游標控制裝置1A的抵壓件20與移動感測模組10無相互抵靠接觸，且壓力感測模組30僅抵靠於抵壓件20，因此，使用者在移動感測模組10的觸控件12上滑動後，須抵壓抵壓件20才會對壓力感測模組30施加壓力進而產生游標延續訊號。

如第9圖所示，為游標控制裝置的第三實施例。本實施例游標控制裝置1B與上述游標控制裝置1的差異在於，抵壓件20不具有上述內縮環塊201與倒鉤部202，抵壓件20的下方是直接連接於基板60而獲得定位（如抵壓件20可抵靠或黏接於基板60）。此外，游標控制裝置1B的抵壓件20與移動感測模組10無相互抵靠接觸，且壓力感測模組30僅抵靠於移動感測模組10，因此，使用者在移動感測模組10的觸控件12上滑動後，須抵壓移動感測模組10才會對壓力感測模組30施加壓力進而產生游標延續訊號。

綜上所述，游標控制裝置可透過移動感測模組進而產生游標移動訊號，以判定游標的移動方向，而透過下壓壓力感測模組進而產生游標延續訊號，可決定游標延續往上述移動方向的移動速度。因此，能達到大幅縮減游標控制裝置的體積、非機械式結構而更加省力與使用壽命更長及操作更加精準與人性化。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、1A、1B‧‧‧游標控制裝置
2‧‧‧鍵盤
10‧‧‧移動感測模組
11‧‧‧電路板
12‧‧‧觸控件
121‧‧‧發光件
122‧‧‧主體
123‧‧‧感光件
20‧‧‧抵壓件
201‧‧‧內縮環塊
202‧‧‧倒鉤部
21‧‧‧上環面
22‧‧‧外環緣
30‧‧‧壓力感測模組
31‧‧‧壓力偵測器
32‧‧‧傳輸介面
40‧‧‧資料傳輸介面
50‧‧‧基座
51‧‧‧凸柱
60‧‧‧基板
61‧‧‧孔洞
1001~1009‧‧‧步驟

[第1圖] 係本發明游標控制裝置第一實施例之立體圖。 [第2圖] 係本發明游標控制裝置第一實施例之分解立體圖。 [第3A圖] 係本發明游標控制裝置第一實施例之剖視圖（一）。 [第3B圖] 係本發明游標控制裝置第一實施例之剖視圖（二）。 [第4圖] 係本發明游標控制裝置設於鍵盤之立體圖。 [第5圖] 係本發明壓力感測模組之另一實施例圖。 [第6圖] 係本發明抵壓件之另一實施例圖。 [第7圖] 係本發明游標控制裝置之操作示意圖。 [第8圖] 係本發明游標控制裝置第二實施例之剖視圖。 [第9圖] 係本發明游標控制裝置第三實施例之剖視圖。 [第10圖] 係本發明游標控制方法之步驟流程圖。

1‧‧‧游標控制裝置

10‧‧‧移動感測模組

20‧‧‧抵壓件

21‧‧‧上環面

22‧‧‧外環緣

40‧‧‧資料傳輸介面

50‧‧‧基座

60‧‧‧基板

Claims (16)

1. 一種游標控制裝置，包括：一處理器；一移動感測模組，包括一電路板與位於該電路板上方之一觸控件，該移動感測模組偵測該觸控件上一物體之移動，該處理器根據該移動感測模組之偵測結果產生一游標移動訊號，用以控制游標之移動；一抵壓件，設置於該觸控件周側，抵壓件具有一內縮環塊，該內縮環塊向上抵靠於該觸控件；及一壓力感測模組，位於該抵壓件下方，且該內縮環塊向下抵靠於該壓力感測模組，其中當該觸控件受壓時，該抵壓件被該觸控件所抵壓，該壓力感測模組接受該抵壓件之抵壓以偵測該抵壓件產生之壓力，該處理器根據該壓力感測模組之偵測結果產生一游標延續訊號，用以控制游標之延續移動。
2. 一種游標控制裝置，包括：一處理器；一移動感測模組，包括一電路板與位於該電路板上方之一觸控件，該移動感測模組偵測該觸控件上一物體之移動，該處理器根據該移動感測模組之偵測結果產生一游標移動訊號，用以控制游標之移動；及一壓力感測模組，位於該觸控件下方且抵靠於該移動感測模組，其中當該移動感測模組受壓時，該壓力感測模組連帶受壓以偵測該觸 控件產生之壓力，該處理器根據該壓力感測模組之偵測結果產生一游標延續訊號，用以控制游標之延續移動。
3. 如請求項1或2所述之游標控制裝置，其中該移動感測模組為一光學手指感應器(Optical Finger Navigation)，該觸控件為一透光件或一半透光件。
4. 如請求項1或2其中任一項所述之游標控制裝置，其中該壓力感測模組為一力敏電阻(Force Sensing Resistor)。
5. 如請求項1或2其中任一項所述之游標控制裝置，其中該壓力感測模組包括一壓力偵測器，該壓力偵測器呈環形且設置於該電路板上方。
6. 如請求項1或2其中任一項所述之游標控制裝置，其中該壓力感測模組包括複數壓力偵測器，該些壓力偵測器係等角排列設置於該電路板上方。
7. 如請求項1或2其中任一項所述之游標控制裝置，更包括一基座與一資料傳輸介面，該電路板是位於該基座上方，該資料傳輸介面電連接該移動感測模組與該壓力感測模組且由該基座一側延伸穿出。
8. 如請求項1所述之游標控制裝置，其中該抵壓件包括一上環面，該上環面具有一外環緣，且該上環面係由內向外傾斜，使該外環緣的高度高於該觸控件的高度。
9. 一種游標控制方法，包括下列步驟： 偵測於一移動感測模組之一觸控件上之一物體移動量而產生一游標移動訊號；藉由一抵壓件抵壓一壓力感測模組，以使該壓力感測模組受壓而產生一游標延續訊號，其中該抵壓件具有一內縮環塊，而該內縮環塊向上抵靠於該觸控件且向下抵靠於該壓力感測模組；及輸出該游標移動訊號或該游標延續訊號。
10. 如請求項9所述之游標控制方法，於偵測該物體移動量之前，該觸控件偵測是否有物體碰觸該觸控件，若有，則偵測該物體移動量。
11. 如請求項9所述之游標控制方法，於偵測該物體移動量之後，若該物體移動量不為零，則輸出該游標移動訊號。
12. 如請求項9所述之游標控制方法，於偵測該物體移動量之後，若該物體移動量為零，讀取該壓力感測模組之一壓力值，以判斷該壓力感測模組是否受壓。
13. 如請求項12所述之游標控制方法，其中於讀取該壓力值之後，判斷該壓力值是否大於一設定值。
14. 如請求項13所述之游標控制方法，其中若該壓力值大於該設定值，則決定一平均移動方向及一移動速度，並依據該平均移動方向及該移動速度輸出該游標延續訊號。
15. 如請求項14所述之游標控制方法，其中該平均移動方向係以該物體移動量為零之前，最後數筆移動量之平均計算出。
16. 如請求項15所述之游標控制方法，其中該移動速度係與該壓力值成正比。