TW201816561A - 用於觸碰感測器之軌跡球 - Google Patents

Abstract

一種系統，包含一觸碰感測器、一軌跡球和一軌跡球偵測器，其中該軌跡球包含一支承結構和一球，且係配置在觸碰感測器上而使球可旋轉地被支承在觸碰感測器表面上，其中該球的一表面包含一偵測部分之型樣，其中該觸碰感測器係組配成偵測一物體在觸碰感測器之一觸碰感測器表面上的觸碰位置，其中該軌跡球偵測器係組配來基於在觸碰感測器表面上被偵測到的該等偵測部分中之至少一者之運動及/或位置，來偵測該球的旋轉運動及/或旋轉方位。

Description

用於觸碰感測器之軌跡球

本發明有關觸碰感測器之軌跡球。

軌跡球作為使用者輸入係為習知。軌跡球通常包含一支承結構及可旋轉地被支承在支承結構中的一球。軌跡球進一步包含用以偵測球之旋轉位置變化的運動感測器，例如偵測極角和方位角的兩個滾子。軌跡球係電氣連接至接收該球被偵測到的旋轉位置變化之一電子裝置以控制該電子裝置。

US2014/002362揭露此種軌跡球，其額外具有一電容式觸控偵測器以偵測球上之手指的數目和位置。

EP0729112揭露一種具有可旋轉地被支承在插座中之球的軌跡球。該球具有一導電型樣，且該插座包含用以偵測插座中之球的型樣之一電極網格。

US2010/231212揭露一種具有可旋轉地被支承在一插座中之球的軌跡球。該球具有一由鐵磁性材料製成之結構。該插座具有用以在球中感應一磁場之一磁體、以及基於感應磁場來偵測該結構的一磁性感測器。

越來越多的電子裝置使用觸碰感測器以手指或筆來直接控制電子裝置，諸如但不限於觸控板、觸控面板、觸控螢幕。觸碰感測器偵測觸碰到觸控裝置的不動物體，並可判定觸碰的位置。

US2011/227841提出安裝在一平坦觸控螢幕表面上的按鈕或搖桿，其中當該按鈕或搖桿被致動時平坦觸控螢幕表面偵測到一電容變化，且因此偵測到按鈕或搖桿上的使用者輸入。該申請案進一步教示與配置在平坦觸控螢幕表面上之一使用者輸入裝置無線連接的一軌跡球。在US2006/256090中亦有一相似揭露內容。

US201312/0258提出安裝在一平坦觸控螢幕表面外側但與該平坦觸控螢幕表面上的偵測部分導電連接的按鈕或搖桿。一軌跡球亦教示作為使用者輸入。

EP2829966揭露一種具有觸控螢幕的醫療裝置。一機械輸入裝置係安置在觸控螢幕上且由該觸控螢幕識別，使得該觸控螢幕可偵測機械裝置的操作。該機械裝置可包含一軌跡球。

US2013/012817揭露一種後側有一觸控面板的可攜式超音波診斷裝置。一軌跡球亦可安裝在該裝置的後側。

現有技術中軌跡球的問題是用以偵測球之旋轉運動所需之感測器而導致其複雜性。

因此，本發明目的在於簡化一軌跡球之球的旋轉運動的偵測。

依據本發明，這些目的是藉由依據獨立請求項的一種系統、一種方法及一種電腦程式而達成。

由於在軌跡球之球上之偵測部分的型樣，當軌跡球之球被設置在觸碰感測器上時，一觸碰感測器能直接偵測該偵測部分。這允許簡化軌跡球之構造並偵測觸碰感測器中之球的旋轉。此避免了軌跡球中之運動感測器的需要。

依據本發明，這些目的藉由一軌跡球達成。該軌跡球包含一支承結構和一球，其中該支承結構包含可用來旋轉地支承該球的支承構件，其中該支承結構進一步包含用來將軌跡球配置在一觸控螢幕上的配置構件，且該球包含一偵測部分之型樣，可由觸控螢幕偵測以偵測該球的旋轉運動及/或位置。

依據本發明，這些目的藉由含括串列命令的一電腦程式或檔案來達成，該等命令係組配成在一3D列印機上執行時製造如前文所述之軌跡球。

依附請求項提到本發明實施例的進一步優點。

在一實施例中，偵測部分的型樣被配置成可使該等偵測部分分布遍及球之表面。

在一實施例中，每個偵測部分具有相同的形狀。

在一實施例中，偵測部分係組配成在球可旋轉地被支承在一觸碰感測器表面上且偵測部分中之一者旋轉靠近觸碰感測器表面時，增加或減少在一觸碰感測器處測量到的電容值。

在一實施例中，偵測部分的材料為一金屬。

在一實施例中，配置構件係配置成將軌跡球固定在觸碰感測器之一觸碰感測器表面上，其中配置構件與支承構件係彼此配置成在軌跡球由配置構件固定在觸碰感測器上時，該球的表面係配置為與觸碰感測器的距離小於5毫米。

圖1繪示包含一觸碰感測器1、一軌跡球2和一軌跡球偵測器15之系統的一個實施例。

觸碰感測器1係組配來偵測一物體，例如手指或筆，在一觸碰感測器表面11上之觸碰的位置。當物體直接接觸觸碰感測器表面11，觸碰感測器表面11上之此種觸碰可被偵測到，在物體僅靠近觸碰感測器表面11附近時亦然。觸碰感測器表面11較佳是平坦的。觸碰感測器表面11包含一分布遍及觸碰感測器表面11的觸控像素12之場域。每一觸控像素12可偵測指示存在有觸碰的一物理值。該物理值較佳地是一電容值，但亦可為一電阻、一壓力等。觸控像素12之場域通常是二維的，亦即包含觸控像素12之列和行。觸碰感測器1較佳包含一連續偵測觸控框的觸控像素偵測器14。一觸控框為在一特定時間及/或一特定時間間隔於所有觸控像素12中測量到的物理值的矩陣。在接連之觸控框的基礎上，觸碰感測器表面11上之一觸碰行為可被偵測到，且若該觸碰行為移動可對其追蹤。較佳地，觸碰感測器包含在觸控像素12之平面與觸碰感測器表面11之間的一保護層13。保護層13可以例如由玻璃或塑膠製成。在一實施例中，觸碰感測器1是一觸控螢幕，亦即，觸碰感測器表面11被疊置在一顯示器的表面之上。

軌跡球2係配置在觸碰感測器1上。軌跡球2可以是觸碰感測器1的一部份，亦即可永久固定在觸碰感測器1上、或可拆卸/可移除地固定在觸碰感測器1上。軌跡球2包含一支承結構7和一球3。較佳地，軌跡球2(僅)覆蓋觸碰感測器表面11及/或顯示器表面的第一部分。因此，觸碰感測器1係組配來偵測觸碰感測器表面11及/或顯示器表面之第二部分(未被軌跡球2覆蓋及/或不同於第一部分)中另一個物體的存在，如一手指、一筆等等。

支承結構7較佳地包含一配置構件71和一支承構件72。

支承構件72在支承結構7中可旋轉地支承球3，使得球3能繞其中心點旋轉。較佳地，球3被支承於支承構件72中，使得球3能在任何角度方向(兩個自由度)旋轉，且可相對於支承結構7以任何角度方向定向。然而，亦有可能將球3之旋轉限制在僅一個旋轉軸(一個自由度)及/或僅限制在一特定角度範圍。

配置構件71係組配來將支承結構7配置在觸碰感測器1上，使得球3的中心點與觸碰感測器表面11有一固定距離，較佳為與觸碰感測器1有一固定位置關係。較佳地，配置構件71與球3之中心點及/或與支承構件72有一固定位置關係。然而，亦有可能球3的中心點可相對於配置構件71及/或觸碰感測器表面11移行。此種移行之一實施例可為在配置構件71及/或觸碰感測器表面11之法向量的方向上之移動(垂直移動)，例如以實現在一上方位置鬆開且在一下方位置壓按的一按鈕。此種移行的另一附加或替代實施例可為在觸碰感測器表面11之平面中的移行(水平移動)。此一水平移動(僅)能將軌跡球2定位於一軌跡球偵測狀態，其中球3之移動被偵測。然而，也有可能在軌跡球偵測狀態中偵測球3之移動與軌跡球2或支承結構7之移動，使得球3之移動亦可在軌跡球2的水平移動期間被偵測。這允許例如將軌跡球2移動至觸控螢幕之此刻非使用者互動所需要的部分。亦可能使用軌跡球2在觸控螢幕表面11上的水平移動作為額外的輸入方向。此一水平移動可藉水平移動構件來達成，如支承結構中之滾子或滑行構件。如果軌跡球2/支承結構7是與觸碰感測器表面11上的水平移動構件固定，則這些水平移動構件可以直接在配置構件71中。惟，亦可能將配置構件(可拆卸或永久性)固定在觸碰感測器表面11外部的觸碰感測器1上，使得支承結構允許球3或支承構件72水平移動，且支承結構具有在支承結構7上(配置構件71的外部)之水平移動構件，以支承該支承結構7在觸碰感測器表面11上的水平移動。較佳地，在後一實施例中的支承結構7允許球3有兩個自由度的水平移動，使得球3可被設置在觸碰感測器表面11上的幾乎任何地方。較佳地，配置構件71與支承構件72具有一位置關係，以使當軌跡球2被安裝在觸碰感測器1上及/或當軌跡球移動被偵測到時(軌跡球偵測狀態)，球3之一表面與觸碰感測器表面11之間的距離小於10毫米、小於5毫米、較佳小於3毫米、較佳小於1毫米。這亦可包括距離是0且球3的表面碰觸觸碰感測器表面11的例子。

在一實施例中，配置構件71在觸碰感測器1上提供可移除的固定。這較佳是藉由用以將支承結構7 (直接及/或唯一)支承在平坦之觸碰感測器表面11上的一平坦表面(如圖1所示)或任何其他構件來達成，例如像是三或四點支承部。在將支承結構7支承在平坦觸碰感測器表面11上的構件界定一靜置平面(由支承平面或支承點或其他者來界定)的情況下，球3之中心點與靜置平面間的距離對應於球3之中心點與觸碰感測器表面11之間的距離，及/或球3之表面與靜置平面間之距離對應於球3之表面與觸碰感測器表面11間之距離。較佳地，配置構件71包含用來停止支承結構7在觸碰感測器1上的移動之止動構件。此止動構件可(僅)停止觸碰感測器表面11之平面方向上的移動，例如利用與橡膠墊或一橡膠表面之摩擦。此一止動構件可停止在觸碰感測器表面11之平面方向及在觸碰感測器表面11之法線方向上的移動，例如利用配置構件71與觸碰感測器表面11間之吸墊的吸力。使用後者，當觸碰感測器表面11保持垂直或倒置時，軌跡球2也可被使用在觸碰感測器1上。然而，也可以在不需任何止動構件下將支承結構7固定在觸控螢幕表面11上。另外或替代地，還可以將支承結構7固定/配置構件71配置於觸碰感測器表面11外部的觸碰感測器1處，使得支承結構7在觸碰感測器表面11上方延伸且將球3保持在觸碰感測器表面11上。在另一實施例中，支承結構7可永久被固定至觸碰感測器1。

軌跡球2及/或支承結構7係組配成由一使用者接近一搆及區域中的球3，以使該使用者可例如用他的手指或用手轉動球3。支承結構7較佳在偵測區包含一開口，於該處球3最接近觸碰感測器表面11及/或支承結構7之靜置平面。搆及區域較佳位在球3相對於偵測區的相對立位置上。然而，也可能在球3與觸碰感測器表面11間無開口，且球3之偵測部分4的型樣之偵測係透過支承結構7的材料來達成。

球3包含偵測部分4之型樣，其中偵測部分4之型樣可被觸碰感測器1的觸控像素12偵測。較佳地，在觸碰感測器表面11附近的每一偵測部分4可被觸碰感測器1的觸控像素12偵測。在圖6中，僅繪示接近觸碰感測器表面11的偵測部分4。偵測部分4可在觸控像素12中配置最接近球3之表面之子場121的觸控像素12中被偵測，如圖1、5及6中所示。較佳地，觸控像素12的子場121係配置在球3之中心點在觸碰感測器表面11上的投影周圍。由於觸控像素之尺寸(例如大約5毫米x5毫米)，此一配置在球3之中心點之投影周圍通常不是完美對稱。當偵測部分4靠近或旋轉接近觸控像素12時，偵測部分4可增加或減少在觸控像素12中測量到之物理值。對於一電容式觸碰感測器1而言，當偵測部分4靠近觸控像素12時，一觸控像素12與相鄰觸控像素之間之互電容可增加或減少。一觸控像素附近的偵測部分4因此具有與球3之其餘部分不同的效應。

偵測部分4可利用一用於偵測部分4之第一材料及用於球3或球3之表面的其他部分之一或複數個第二材料來實現。較佳地，第一材料比第二材料可更佳地由觸控像素12偵測、或第一材料比第二材料更多地增加/減少由觸控像素12測量到之物理值。然而，亦可能藉由一在球3表面之結構，如凹陷或凸起、或藉其他措施來實現偵測部分。較佳地，一導電材料，更佳者為一金屬(例如鋁)被使用作為第一材料。此種材料非常適合於電容式觸碰感測器。使用的電容式觸碰感測器頻率通常低於金屬的電漿頻率，使得觸碰感測器1在金屬偵測部分4上造成表面電荷而改變觸控像素12之互電容。然而，其他的第一材料亦可使用，如相對電容率大於第二材料之相對電容率之材料。第二材料較佳是由塑膠所製成及/或具有介於1與5之間、較佳大於2、較佳小於3的相對電容率。然而，亦可能使用如塑膠之不易偵測之材料作為偵測部分4，以及使用如金屬之可良好偵測之材料作為其餘部分。球3可建構為實心或空心。

在一實施例中，導電或金屬偵測部分4全部為電氣連接或導電連接。此具有優勢在於具有大電容之使用者觸碰搆及區域中之球3之偵測部分4中之一者，在觸碰感測器表面11或偵測區域附近被電氣連接到偵測部分4，使得觸碰感測器表面11附近之偵測部分4之電容值增加且便於偵測。較佳地，導電連接是在球3之內部而非球3之表面達成，使得導電連接不影響觸控像素12處之測量。較佳地，偵測部分4與桿體或釘子41連接，該桿體或釘子相對於中心部分由一連接部分42徑向延伸，該連接部分42較佳具有一球形。類似於釘子，偵測部分4 (對應於釘頭)之直徑比連接偵測部分4與連接部分42之桿41為大。為了節省偵測部分4的材料與重量，桿41及/或連接部分42較佳是中空的。球3內部的此一電氣連接的範例係繪示於圖2。

偵測部分4較佳分布遍及球3之表面，即偵測部分4可配置在球3之表面上或直接在球3表面下方。較佳地，偵測部分4被形成在球3之表面上或下方之例如圓圈或點。惟，其他形式亦屬可行。球3較佳是一球體。

在一實施例中，偵測部分之型樣4較佳係使球3上之偵測部分4之型樣從每一偵測部分4看來皆為相同。在一實施例中，偵測部分之型樣被組配成在球3旋轉任一角度使一偵測部分4從一相對於支承結構7的位置轉動，使得另一偵測部分4相對於支承結構7配置在相同位置時，偵測部分相對於支承結構7的配置保持相同。一實施例中，球中心點周圍之偵測部分型樣的偵測部分4的角分布對應於一正多面體之多邊形面的法向量之角分布，由此向量界定之線穿過正多面體中心點。一正多面體為一規則的凸多面體，其由具有交會在每一頂點(角)之相同數目之面的全等正多邊形面構建。正多面體例如為四面體(四個三角形)、立方體(六個正方形)、八面體(八個三角形)、十二面體(十二個五角形)或二十面體(二十個三角形)。因此較佳的偵測部分4之數目(確切)為4、6、8、12或20。一個二十面體繪示於圖3中。配合此一偵測部分4的角分布，球3(球體)之表面可被分割成偵測部分4周圍的多數個相同的球形多邊形31，其對應於正多面體之多邊形在球3之表面或球體表面上的投影。圖4繪示一個二十面體的三角形在球3表面的投影31，其中偵測部分4配置在每一投影區31的中心。因此，如果子場121中的觸碰信號對於紅色三角形中觸碰到觸碰感測器表面(或最接近觸碰感測器表面)的所有點為已知，則它們對於球3之表面的所有位置為已知。由於正多面體的對稱性，在每個偵測部分4周圍的偵測區域31有相同的偵測行為。在一實施例中，球中心點周圍之偵測部分之型樣的偵測部分4之角分布對應於一正多面體之頂點(角)的法向量之角分布。舉例而言，二十面體的20個法向量的角分布對應於十二面體的20個頂點的角分布。即便此一偵測部分4的對稱型樣為較佳者，其他的偵測部分4之型樣亦可行。如果球3的方位為重要，則可使用不具任何對稱的型樣，使得球3的每一角方位導致球3下方之觸控像素12的子場121處的另一分布。

因為球3之移動及/或位置係藉由觸碰感測器1及/或軌跡球偵測器15偵測，所以軌跡球2不需要任何用以偵測球3之移動及/或位置的電子組件。這允許減少軌跡球2之複雜性及製造時間與材料。顯然地，並不排除軌跡球2可以有額外的電子組件。

軌跡球偵測器15係組配來偵測軌跡球2之球3的位置及/或移動。如果觸碰感測器1具有必需的處理能力，軌跡球偵測器15可以是觸碰感測器1的一部份，例如通常是平板電腦和智慧型手機的情況。然而，軌跡球偵測器15也可以是一連接至觸碰感測器1之一單獨運算裝置的一部分。軌跡球偵測器15可以在韌體/系統層次或應用程式層次上實施。下文配合圖7描述一偵測方法的實施例。

在一可選的第一步驟S1中，軌跡球偵測器15被初始化。

如果軌跡球2是可移除的，一可能的初始化步驟可以是要偵測觸碰感測器表面11上一軌跡球2之存在。此可藉由偵測從觸碰感測器1或觸控像素偵測器14接收之觸控框中的某一軌跡球型樣來完成。軌跡球型樣可以是由在支承結構中一已確定進一步偵測部分所產生的固定軌跡球型樣。該進一步偵測部分可以由所提出用於球3上之偵測部分4的具良好偵測性材料，如金屬、或由該配置構件的一種形式來形成。此一已確定之進一步偵測部分在觸碰感測器1之觸控框中產生該軌跡球之一定義良好型樣。或者，由觸碰感測器1之觸控框中的球3之偵測部分型樣產生的型樣可在一或數個觸控框中被偵測。觸碰感測器1上偵測軌跡球2之存在可使用一較觸碰感測器1之取樣頻率為小的頻率來完成以便節省能源。然而，亦可藉由觸控像素之外的其他手段來偵測觸碰感測器11上軌跡球2之存在，例如一用以偵測軌跡球2存在的按鈕或感測器。一旦軌跡球2被偵測到，軌跡球偵測演算法或方法或者其他初始化步驟可啟動。

另一可能的初始化步驟是要偵測軌跡球2或支承結構7在觸碰感測器表面11上之位置及/或方位。較佳地，此係用以確定球3下方之觸控像素12的子場121。這也可包括基於軌跡球2在觸碰感測器表面11上之位置及/或方位、或基於觸碰感測器表面11上最接近球3之點與觸控像素12的相對偏移，來判定像素數目及/或子場121大小。然而，如果軌跡球2僅可被安裝在一位置及/或方位或如果子場121能夠以另外方式獲得，此一步驟也是可選的。在一實施例中，軌跡球2之位置及/或方位可用來確定觸碰感測器表面11上最接近球3之點與子場121之觸控像素12的相對偏移。觸碰感測器表面11上最接近球3之點通常對應於球3之中心點。相對偏移可用以改善子場121中之偵測部分4的偵測。如果軌跡球2之水平移動在軌跡球偵測狀態期間被偵測到，則此一步驟可在步驟S2和S3之間被執行。

在第二步驟S2中，軌跡球偵測器15從觸碰感測器1及/或觸控像素偵測器14接收觸控像素12之子場121的子場框。該子場框包含在一時間情況或在一時間間隔(例如取樣週期)中測量之與子場121相關之觸控像素12的物理值。在一實施例中，步驟S2同樣包含在知道觸控像素12是子場121之一部分的情況下從觸控框擷取子場框。

在第三步驟S3中，球3之偵測部分4之型樣的旋轉方位是基於子場框被偵測。較佳地，偵測部分4中之一者，即最接近觸碰感測器表面11者，在子場121上的位置、或球3之偵測部分4中一者的方位係基於子場框之子場上數值的分布被偵測。偵測部分4之中心點在子場121上的投影在子場框中是以高斯或類高斯分布的最大值表示。一旦偵測部分4在子場121上的中心點投影為已知，偵測部分4之型樣的方位即可被確定。例如，重心可用來偵測該偵測部分4之中心點在子場121上之投影的位置，然而其他方法也可行，例如所測量之分布上的某一函數(例如一高斯函數)之參數擬合。由於在每個偵測部分4周圍的每一區域31有相同的偵測行為，所以偵測型樣的方位為已知。或者，子場框可與一查找表比對以偵測該偵測部分4之型樣的實際位置。

在第四步驟S4中，根據球3之偵測部分4的型樣之所偵測到的實際旋轉方位確定球3的位置及/或移動。為確定球3的絕對位置，需要知道球3之最初位置或使用在球3上一偵測部分4之型樣，其在每一方位提供一觸控像素12之子場121中的一獨特分布。可藉由從一子場框至另一子場框的位置變化相加，來偵測球3相對於球3之起始位置的相對位置(旋轉方位)。可基於在步驟S3所偵測到的球3之偵測部分4之型樣的旋轉方位以及一或多個先前偵測到的球3之偵測部分4之型樣的旋轉方位來計算球3的移動。

在一可選的第五步驟S5中，如果球3之偵測將用於使用者輸入，則球3之實際位置及/或移動可如業界周知地轉換成一使用者命令。

步驟S2至S4或S5係針對後續的子場框而重複。較佳地，對於每一確定之觸控框，一子場框在步驟S2中被確定。然而，亦可能僅使用已確定之觸控框中的一些者。在某些情況下也可能減少經處理之子場框的頻率，例如在先前未偵測到球3之移動或位置變化時或在使用者未觸碰球3時。例如，可偵測到後者，因為使用者之觸碰可改變在子場121之觸控像素12處測量到的強度值。增加經處理之子場框的頻率亦有可能，例如當球3之旋轉速度增加超過一臨界值時。

在之前所示之實施例中，偵測部分4是被動的。在另一實施例中，偵測部分4可以是主動的。在此情況下，一電子信號被施加在偵測部分4上，而提高觸碰感測器1上之偵測部分4的偵測品質。

較佳地，電氣信號是連續地發射，亦即，不需要任何與觸碰感測器之某些主動物體偵測時段同步。通常，觸碰感測器1具有一取樣週期，其中觸碰感測器1上的所有主動與被動物體被偵測到。此一取樣週期以取樣頻率之頻率重複。取樣週期包含一偵測觸碰感測器1上之主動物體的主動偵測期間、及一偵測觸碰感測器1上之被動物體的偵測期間，該等被動物體例如為一手指或上述之被動軌跡球。連續發射意指此時電氣信號在觸碰感測器之被動物體偵測期間也被施加至偵測部分4，其中觸碰感測器1偵測來自如手指之被動物體的觸碰。施加至位在子場121中之偵測部分(在取樣週期或更確切地在主動物體偵測期間)的電氣信號係在觸碰感測器1中被偵測到。由於該電子信號，子場上之偵測部分(4)之位置誤差可被減少。

軌跡球2中之一信號產生器生成施加至偵測部分4的電氣信號。該信號產生器可被配置在球3或支承結構7中。在圖8所示之實施例中，信號產生器8是在支承結構7中，且來自信號產生器8的電氣信號由支承結構7傳送至球3，而支承構件72中配置的接觸區域73足夠大而始終接觸球3的至少一偵測部分4。電氣信號然後可從與接觸區域73接觸的至少一個偵測部分4分配到所有其他導電連接的偵測部分4。在一實施例中，支承結構7包含一在接觸區域73、信號產生器8及/或其間之導體與配置構件71 (例如支承結構)及/或觸碰感測器表面11之間的屏蔽件74，以保護觸碰感測器12不受電氣信號影響。

如果信號產生器是在球3中，可將其配置在連接部分42中，較佳地在球3的中心處。較佳地，一印刷電路板係配置在連接部分42中，以透過連接部分42、該釘子或桿體41而連接至偵測部分4。位於球3中之信號產生器的電源可由在球3中例如一電池的一能源提供，或例如通過如圖8中所示之一接觸部分源自支承結構7。

較佳地，偵測部分4係由一導電材料製成。較佳地，所有偵測部分4被連接且所有發射相同的電子信號(或許有一相差)。偵測部分4亦可由一比被動軌跡球2小的表面來實現，例如也作為發射電氣信號之點4。

1‧‧‧觸碰感測器

2‧‧‧軌跡球

3‧‧‧球

4‧‧‧(金屬)偵測部分/點

7‧‧‧支承結構

8‧‧‧信號產生器

11‧‧‧觸碰感測器表面/觸控螢幕表面

12‧‧‧觸控像素

13‧‧‧保護層

14‧‧‧觸控像素偵測器

15‧‧‧軌跡球偵測器

31‧‧‧球形多邊形/投影(區)/(偵測)區域

41‧‧‧桿體/釘子

42‧‧‧連接部分

71‧‧‧配置構件

72‧‧‧支承構件

73‧‧‧接觸區域

74‧‧‧屏蔽件

本發明將藉助於例示實施例的描述及圖式描繪被更佳地理解，其中： 圖1繪示具有一觸碰感測器和一軌跡球之系統的一實施例； 圖2繪示軌跡球的一球內的偵測部分之構造的一實施例； 圖3繪示一個二十面體為一正多面體的範例； 圖4繪示正多面體之一實施例的一多邊形在一球體上之投影； 圖5繪示觸碰感測器的一像素場的像素子場(subfield)的示範強度分配； 圖6繪示偵測該軌跡球之球的偵測部分的一示意圖； 圖7繪示讀出一軌跡球之方法的實施例；以及 圖8繪示具有一觸碰感測器和一軌跡球之系統的另一實施例。

Claims (16)

1. 一種系統，包含一觸控螢幕、一軌跡球和一軌跡球偵測器，其中該軌跡球包含一支承結構和一球，其中該觸控螢幕包含一顯示器和具有一觸碰感測器表面之一觸碰感測器，其中該觸碰感測器表面係疊加在該顯示器的一表面上，其中該觸碰感測器係組配來偵測在觸碰感測器表面上之一物體之觸碰位置，其中該軌跡球可旋轉地支承一球，其中該軌跡球偵測器係組配來偵測該球之一旋轉運動及/或一旋轉位置， 該系統之特徵在於： 該軌跡球係配置在該觸碰感測器上，使得該球可被旋轉地支承在觸碰感測器表面上方； 該球的一表面包含一偵測部分型樣；以及 該軌跡球偵測器係組配成基於在該觸碰感測器表面上所偵測到的偵測部分中之至少一者的運動及/或位置，來偵測該球之旋轉運動及/或旋轉方位。
2. 依據請求項1之系統，其中該球之一表面係配置為與該觸碰感測器表面之距離小於5毫米。
3. 依據請求項1或2之系統，其中該觸碰感測器表面包含一觸控像素場，其中該等偵測部分中之至少一者的運動及/或位置係基於在該觸碰感測器表面上配置在該球之中心點之投影周圍的一觸控像素子場來偵測，其中該子場包含在一第一方向上的至少兩個觸控像素及在一第二方向上的至少兩個觸控像素。
4. 依據請求項1至3項中之任一項的系統，其中該偵測部分型樣係組配成在該球旋轉任一角度而將一偵測部分從一相對於該支承結構之旋轉位置轉動，使得另一偵測部分相對於該支承結構配置在相同位置處時，相對於該支承結構之該偵測部分型樣保持相同。
5. 依據請求項1至4項中之任一項的系統，其中該偵測部分型樣在該球之中心點周圍之偵測部分的角分布對應於一正多面體之多邊形面穿過該正多面體之中心點之法向量的角分布。
6. 依據請求項1至5項中之任一項的系統，其中該等偵測部分係由一配置在一第二材料中之第一材料製成，其中該第一材料比該第二材料能更佳地由該觸碰感測器偵測。
7. 依據請求項1至8項中之任一項的系統，其中該等偵測部分係由一導電材料所製成，且該等偵測部分係導電連接。
8. 依據請求項9之系統，其中該等偵測部分被形成如自該球的中心點處之一連接部分延伸的釘子。
9. 依據請求項8之系統，其中該等偵測部分、該釘子及/或該連接部分是中空的。
10. 依據請求項1至9項中之任一項的系統，其中該軌跡球界定一搆及區域，一使用者可於該處接近該球以轉動該球。
11. 依據請求項1至10中之任一項的系統，其中該觸碰感測器係組配來基於觸碰感測器在該觸碰感測器表面上之該物體之觸碰位置上的電容變化，來偵測該物體之觸碰、優選為一手指之觸碰的位置係不同於該軌跡球。
12. 依據請求項1至11項中之任一項的系統，其中該軌跡球包含一組配來對該等偵測部分施加一電氣信號之信號產生器。
13. 一種用以讀取軌跡球之使用者命令的方法，該軌跡球係配置在一觸控螢幕之一觸碰感測器的一觸碰感測器表面上方，其中該軌跡球包含一具有偵測部分型樣之球，該方法包含下列步驟： 接收配置在該球之下的該觸碰感測器之一觸控像素子場的一測量框； 基於該子場之測量框來確定該偵測部分型樣的旋轉方位； 基於該球之旋轉方位確定一使用者命令。
14. 依據請求項13之方法，其中針對該子場的後續測量框偵測該球的旋轉方位，以及確定該球之運動且基於該球之運動確定該使用者命令。
15. 一種包含串列命令的電腦程式，該等指令係組配成在一處理器上執行時，實行依據請求項13或14之方法的步驟。
16. 一種觸控螢幕，其係組配來偵測一物體在一觸控螢幕之一觸碰感測器之一觸碰感測器表面上的一觸碰位置，且包含組配來執行依據請求項14或15之方法的步驟的一軌跡偵測器。