TWI291121B - Pointing device for multiple-dimensional scrolling control - Google Patents

Description

1291121 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供一種可進行多維度捲動操控的指標裝置，尤指 一種機構簡化、組裝容易、使用方便之多維度捲動操控之指標裝 置。 【先前技術】 電腦系統已成為現代化資訊社會最重要的硬體基礎之一。為 了使社會大眾都能便利地操控電腦系統，現代的電腦系統多半配 備有指標裝置（像是滑鼠），讓使用者能透過指標裝置直覺地在顯 示器所顯示出來的圖形界面上進行操控。而資訊業者也不斷改良 指標裝置的設計，讓指標裝置的功能更多，操控起來更方便，更 符合使用者的需求。 請參考圖一。圖一即為一習知指標裝置ίο之示意圖。指標裝 置10為一滑鼠，其上設有各按鍵12A、12B及一轉輪14，其可沿 一轉軸Ap轉動（也就是沿著箭頭16的方向轉動）。使用者移動滑 鼠10,滑鼠10就會感測其本身移動的情形（像是以滾球的機械方 式或是光學方式），並轉換為對應之移動感測訊號，以電子訊號之 形式回傳至電腦系統（未顯示於圖一），以控制電腦系統的運作。 1291121 而滑鼠10也會感測各按鍵12A、12B被按動的情形，並以對應之 按鍵感測訊號回傳至電腦系統，提供額外的操控。另外，在以電 腦系統之顯示器來顯示文字資料、數據、網頁或圖形等等文件時， 使用者常需要交替地檢視這些文件的不同部分，轉輪14即用來提 供「垂直捲動」的操控功能。當使用者轉動轉輪14時，滑鼠10 可感測轉輪14的轉動程度，並產生對應的轉動感測訊號。此轉動 感測訊號就可傳輸至電腦系統，使電腦系統顯示文件上下不同的 部分，等效上就好像是在垂直地捲動文件。 雖然習知滑鼠10中的轉輪14能提供垂直捲動的操控功能， 但只能提供單一維度之捲動操控。在以電腦系統檢視寬幅的網 頁、圖形或工程圖等文件時，使用者不僅要檢視文件上下不同的 部分，還常需要檢視文件左右不同的部分。換句話說，使用者不 僅需要垂直捲動的功能，還需要「水平捲動」的功能，以方便地 檢視文件的不同部分。然而，習知滑鼠10之轉輪僅能提供單一維 度之「垂直捲動」，導致使用者無法直覺地以單一轉輪同時進行 「水平捲動」之操控，使用上並不方便。雖然也有一美國申請中 之專利（美國申請號US2003/0025673A1)提出了以單一轉輪進行 多維度捲動操控的技術，但其結構複雜，生產、組裝、製造的時 間與成本均無法降低，而且其轉輪轉動的方式也不符合使用者的 觸感及需要。 【發明内容】 1291121 因此，本發明之主要目的，即在於提供一種能進行多維度捲 動操控之指標裝置，能以單一轉輪提供多維度的操控，且其結構 精簡、易於組裝、生產、製造，並能在轉輪轉動時提供段差之微 震觸感，能協助使用者操控轉輪之轉動程度及定位，符合使用者 的實際需要。 在本發明指標裝置中，係將轉輪沿一前後方向安裝於一台座 上以形成一轉輪模組，而該轉輪模組係以可左右擺動的方式設置 於該指標裝置之殼體上。轉輪本身之轉動可提供垂直捲動之操 控，而轉輪模組之左右擺動則可提供水平捲動之操控。這樣一來， 使用者就能透過單一轉輪模組直覺地進行多維度捲動操控。 在本發明之結構方面，本發明轉輪模組係在轉輪的側面上設 置光閘，一光發射器及一光接收器則設置於台座的左右兩侧，以 感測轉輪轉動的程度。在轉輪上光閘的另一側面的圓周上，另分 佈有一凹凸起伏之段差觸動緣；對應地，轉輪模組之台座上也設 有一段差單元，其一端固定於台座上，另一端則彈性地維持與段 差觸動緣的接觸。當使用者轉動轉輪時，段差觸動緣上凹凸起伏 的部分也會交替地使段差單元伸縮，引發段差微震之觸感，方便 使用者操控、定位轉輪。 在轉輪模組安裝於殼體中時，其台座前後端之一係以位置固 定的方式直接安裝於指標裝置的殼體底面；以此端為支點，轉輪 1291121 模組的另一端就能上下動作，讓使用者也能透過對轉輪模組的上 下動作來觸發「點擊」（click)的操控。 在本發明揭露上述種種配置之新穎設計後，本發明指標裝置 不僅可以提供多維度的捲動操控，其簡潔的構造更能降低組裝、 生產、製造的成本與時間，還能讓使用者方便地操控、定位轉輪， 更符合使用者的需求。 【實施方式】 請先參考圖二、圖三。圖二為本發明指標裝置20 —實施例之 外觀示意圖；圖三則是指標裝置20中各元件的示意圖。指標裝置 20可為一滑鼠，由殼體30A、30B為外殼，其上可設有按鍵22A、 22B，並以轉輪24來當作捲動操控的介面。在本發明中，轉輪24 係安裝於一轉輪模組40 (圖三）之内，轉輪24本身不僅能圍繞一 轉軸Ar而沿著箭頭26之方向轉動，還能以一擺動軸Aw為中心 沿著箭頭28之方向左右擺動。使用著操控轉輪24沿箭頭26之方 向轉動，就能進行垂直捲動之操控；使轉輪24沿箭頭28之方向 左右擺動，也就能進行水平捲動的操控了。 如圖三所示，除了轉輪24之外，本發明轉輪模組40中還設 有一台座50、一電路板42A、一光發射器46B、一光接收器46A 以及一段差單元36 (圖三中已將殼體30A省略）。轉輪24可由轉 輪組件32A、32B組合而成，以可圍繞轉軸Ar轉動的方式安裝於 1291121 台座50之上。台座50本身設有三個突出的觸發端48A至48C， 而其底部還設有沿著前後方向延伸的擺動軸Aw，其前後端為端點 Awl、Aw2。電路板42A則固定於台座50之底端，與台座50結為 一體。電路板42A上設有光發射器46B、光接收器46A，兩者在 轉輪模組40中的位置分別位於轉輪24的左右兩側，以組成一轉 動感測模組，感測轉輪24的轉動程度。其中，光發射器46B能發 出光線，光接收器46A則能感應是否有光線入射至光接收器46A， 並產生對應的感測訊號作為轉動感測訊號，以電子訊號的方式透 過電路板42A上的軟性匯流排52傳輸出去。另外，段差單元36 則包括有段差單元組件38A、38B及一彈性體38C(像是一螺旋彈 簧）。彈性體38C設於段差單元組件38A、38B之間，段差單元組 件38B形成段差單元36的固定端，固定於台座50之上，段差單 元組件38A則形成段差單元36的觸動端，藉由彈性體38C的彈性 支持，段差單元組件38A就可彈性地移近或遠離固定端。 轉輪模組40係以可活動的方式安裝於殼體3〇A的底面62。 相對地’底面62上也固定有一電路板42B，其上設有按鍵感測器 58A及58B、擺動感測器56八及56B、一點擊感測器54及一移動 感測模組60。移動感測模組6〇可以是光學式或是滾球式的感測模 組’當使用者移動指標裝置2〇時，移動感測模組60可以感測指 標裝置20被移動的情形，並產生對應的移動感測訊號。按鍵感測 器58A、58B分別用來感測按鍵22A、22B (示於圖一）被按動的 1291121 情形，以產生對應的按鍵感測訊號。擺動感測器56A、56B則形成 一擺動感測模組，用來感測轉輪模組40左右擺動的情形，並產生 對應的擺動感測訊號。點擊感測器54則用來感測轉輪模組40上 下移動的情形，並產生對應的點擊感測訊號。上述各個感測器/感 測模組所產生的電子感測訊號都會由電路板42B上的電路傳輸回 電腦系統（未顯示於圖式）；同樣地，轉輪模組40的匯流排52也 會電連接至電路板42B，由電路板42B統一將轉動感測模組產生 的轉動感測訊號回傳至電腦系統。 關於本發明指標裝置20中各元件組裝配置的詳情，請進一步 參考圖四至圖九（並一併參考圖二、圖三）。圖四、圖五即是以不 同方向之外視圖來顯示轉輪模組40各元件組裝後的配置。如前所 述，轉輪24可繞著轉軸Ar而沿箭頭26之方向轉動。圖六、圖七 則以不同方向之外視圖顯示了轉輪24的細部結構。對應於圖四、 圖五，圖八、圖九則移除了部分的台座50、轉輪24以及匯流排 52，以顯示本發明轉輪模組40中段差單元36、轉動感測模組以及 轉輪24相互間的配置關係。 如圖六、圖七所示，在轉輪24 —側的平面上，設有複數條徑 向的狹縫66 ;這些狹縫66穿透轉輪24左右兩側的平面，形成穿 透區。相對地，該平面上未有狹縫66的位置則形成不穿透區。各 穿透區、不穿透區環繞著轉軸Ar交錯而設，就可形成一光閘64。 在圖七中則可看出，轉輪24另一侧的圓周内緣係以凹凸不平的表 1291121 面形成一段差觸動緣68。由圖八、固丄上 ^ 圖九中可看出，光閘64的位置 就位於光發射器46B、光接收器 韵46人之間，當使用者轉動轉輪24 時，光閘64也會連帶地被轉動，蚀 使穿透區、不穿透區交替地通過 光發射器46B、光接收器46A之間。舍 田穿透£ (也就是狹縫66) 通過時，光發射器46B發出的来綠At办4

九線把穿透狹縫而被光接收器46A 接收，反之，當不穿透區通過時，外人* 就曰遮斷光發射器46B發出的 光線，使其不能入射至光接收器^ 為46A。換句話說，根據光線在穿 透、不穿透兩種狀況間更迭的情形， 就此侍知轉輪24轉動的程度， 進而轉換為能進㈣直捲動操控㈣動感測訊號。 另外，如圖九所示，在段差覃 早36中，做為觸動端的段差單 元組件38A會因為彈性體（見圖=) 」的作用而維持與段差觸動緣 68之接觸。當使用者轉動轉輪2 呀&差觸動緣68也會被轉動 而使其凹凸不平的部分交㈣經過段差單元組件38A，而使段差 單元組件胤上下交替地移動，進而產生段差的微震觸感。關於 此晴形，睛進-步參考圖十。圖十就是以侧視的視圖來顯示當轉 輪24轉動於不同位置時，段差單元組件遵上下移動的情形。在 狀態Sa之下，段差觸動緣68的一個凹端69A通過段差單元組件 38A，因為段差單元中彈性體所提供的彈力，段差單元組件皿 就會沿箭頭72A的方向上升。當轉輪24沿著箭頭26轉動而轉動 到狀態Sb時，段差觸動緣68的一個凸端69B通過段差單元組件 38A，段差單元組件38A就會被凸端69B沿著箭頭72B的方向朝 π 1291121 下推動。當轉輪24持續轉動，段差單元組件38A就會交替地處於 狀態Sa、Sb中，而沿著箭頭72A、72B上下往復震動，讓使用者 能感覺到段差的微震觸感。 由圖四至圖十的說明可知，在本發明轉輪模組40的配置下， 不僅能感測轉輪24的轉動來做為操控訊號之一，同時也能以段差 單元36之運作，讓使用者在轉動轉輪24時，能有段差的微震觸 感。此種微震觸感能協助使用者操控轉輪24 ; —方面，微震觸感 的頻率可以讓使用者能由觸覺回饋得知轉輪24轉動的速度，進而 讓使用者更能直覺地控制轉動轉輪24的速度，以配合文件在電腦 系統顯示器上垂直捲動的速度。另一方面，當使用者以垂直捲動 搜尋文件而找到其所要檢視的特定部分時，使用者會希望轉輪能 固定於定位，不再捲動文件而讓使用者能詳細地檢視該特定部 分。此時，本發明之轉輪24就能以段差單元36之運作協助將轉 輪24定位，避免轉輪對使用者的操控太過敏感而無法穩定地顯示 文件的特定部分。 至於本發明轉輪模組40以可移動方式安裝於殼體30A之情 形，請進一步參考圖十一至圖十三。圖十一為轉輪模組40安裝於 殼體30A中之示意圖；圖十二為轉輪模組40與殼體30A組裝後 配置的示意圖；圖十三則以俯視之視圖來顯示轉輪模組40與殼體 30A配置的示意圖。為了圖式的清晰，在不妨礙本發明技術揭露 的情形下，圖十一至圖十三已經將殼體30A及電路板42B的部分 12 1291121 略去。如圖十一所示，殼體30A之底面62上可設有兩個凸板A、 70B，凸板70A上設有孔洞74A，凸板70B上則設有一狹長之滑 槽74B。孔洞74A的形狀對應於轉輪模組40上的端點Awl ’讓端 點Awl能以位置固定的方式嵌合於孔洞72A之内，但端點Awl 仍能於孔洞72A内轉動。轉輪模組40上的另一個端點Aw2則能 嵌合入滑槽74B之内；端點Aw2除了能在滑槽74B内轉動之外， 還能順著滑槽74B以箭頭76的方向上下滑動。換句話說，當轉輪 模組40以端點Awl、Aw2安裝至殼體30A之後，轉輪模組40不 僅能以端點Aw 1、Aw2間延伸的擺動軸Aw為軸心而左右擺動（也 就是沿著箭頭26的方向，圖十二），端點Aw2還能以端點Awl為 支點而沿著箭頭76的方向上下滑動。 就如圖十二、十三所示，當轉輪模組4〇組裝於殼體3〇A後， 轉輪模組上的觸發端48A、48B及48C就分別對應於擺動感測器 56A、56B以及點擊感測器54的位置。在本發明之較佳實施例中， 係採用具有彈性凸鈕的感測器來做為擺動感測器及點擊感測器。 如圖十二所示，點擊感測器54上具有一凸鈕79;當此凸鈕㈧被 知:下時，點擊感測器54本身不僅可感測到凸紐79被按下的情形 而產生對應的點擊感測訊號，還可提供彈力（例如以其内部設置 的彈簧）將凸鈕78B彈起而回復至未被按下的狀態。同樣地，擺 動感測器56A、56B上也具有可彈性回復位置的凸叙78。運用這 些可彈性回復凸鈕位置的感應器，本發明就可以精簡的結構來彈 13 1291121 性支撐可移動的轉輪模組40。關於此情形，請先參考圖十四。圖 十四是沿圖十三中剖線14-14的後視示意圖，以顯示本發明轉輪 模組40左右擺動時之情形。 在圖十四中的狀態Ta時，轉輪模組40左右兩側之觸發端 48A、48B可分別由擺動偵測器56A、56B上之凸鈕78支撐，保 持於中間而未擺動的位置。當使用者沿著箭頭28左右擺動轉輪模 組40時，轉輪模組40上的觸發端48A、48B就會順著擺動的方向 將該側擺動偵測器之凸鈕按下。在圖十四中的狀態Tb，就是假設 使用者透過轉輪24將轉輪模組40向圖面的右方傾斜，使得觸發 端48B將擺動偵測器56B的凸紐78按下；而擺動偵測器56B就 會產生對應的擺動感測訊號，代表轉輪模組40已經被向右傾斜。 當使用者停止傾斜擺動轉輪模組40時，擺動偵測器56b的凸鈕就 會彈性地恢復至狀態Ta中的位置，帶動整個轉輪模組40回復至 未傾斜、未擺動之中間位置。 請繼續參考圖十五。圖十五是沿圖十三中剖線15-15的側視 示意圖，以顯示轉輪模組40以端點Awl為支點而上下擺動之情 形。如圖十五中的狀態Qa所示’轉輪模組40之觸發端48C可由 點擊感測器54上的凸叙79支樓而維持於水平的位置。而如狀態 Qb所示，若使用者下壓轉輪24,整個轉輪模組4〇就會以端點Awl 為支點而使端點Aw2的這端沿著箭頭76的方向向下移動，進而使 觸發端48C將點擊偵測器54的凸鈕按下，產生對應的點擊感測訊 1291121 號，代表轉輪24 (乃至於轉輪模組40)以皮按下。當使用者停止 :壓轉輪24時，點擊感測器54上的凸幻9就會彈性地回復至狀 怨如中的位置，帶動轉輪模組4〇回復至狀態如中的水平狀態。

由以上討論可知’本發明之轉輪模組4〇可以左右擺動（圖十 =及上下移動（圖十五）；前者之動作會由擺動感測器56a、56b 感測’並可做為水平捲動的操控依據。後者之動作會由點擊偵測 器54感測，可做為點擊之操控依據。加上轉輪24本身轉動（圖 四至圖十）的垂直捲動操控，本發明之指標裝置2〇就可以單一轉 輪來實現符合使用者直覺的多維度捲動操控了。 /相較於習知技術，本發明能以結構精簡的單—轉輪/轉輪模組 夕維度之捲動操控，並保留轉輪轉動時的段差微震觸感。 由於本發明轉動感測模組係以配置於轉輪兩侧之光發射器、光接 收器來實現，使得轉輪的另一側還能設置段差單元，產生段差微 震觸感，增加使用者使用上的方便。而本發明轉輪模組的前後兩 個端點係直接組裝於殼體底面，兼以點擊偵測器、擺動偵測器中 可彈性回復位置的凸鈕來彈性地支持可移動的轉輪模組，使得本 發明指標裝置能以精簡的結構來實現，減少生產、組裝、製造的 夺間與成本。除了捲動操控之外，本發明可擺動之轉輪模組也可 用來進行其他種類的多維度操控，像是在虛擬環境（例如電腦遊 戲）中操控前後左右之方向等等。另外，雖然以上的實施例是將 本發明之技術實現於一滑鼠之指標裝置，但本發明之技術精神也 15 1291121 可實現於其他種類的指標裝置，像是軌跡球等等。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申往專利 圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵蓋範圍。，軌 【圖式簡單說明】 本案得藉由下列圖式及說明，俾得一更深入之了解： 圖一為一習知指標裝置的示意圖。 圖二為本發明指標裝置外視的示意圖。 圖三為圖二中指標裝置各元件的示意圖。 Η四圖五為圖二中轉輪模組於不同角度之示意圖。 圖六、圖七為圖三中轉輪於不同角度之示意圖。 圖八、圖九為圖三中轉輪模組各元件配置的示意圖。 圖十為圖二中轉輪模組之轉輪轉動於不同狀態的示意圖。 圖十一為圖三中轉輪模組安裝於殼體内之示意圖。 圖十二為圖三中轉輪模組於殼體内部之配置示意圖。 圖十三為圖十二中配置的俯視示意圖。 圖十四為圖十二中配置的後視示意圖。 圖十五為圖十二中配置的側視示意圖。 【主要元件符號說明】 1291121 10、20指標裝置 12A-12B、22A-22B 按鍵 14、24轉輪 16、26、28、72A-72B、76 箭頭 30A-30B 殼體 32A-32B轉輪組件 36段差單元 38A-38B段差單元組件 38C彈性體 40轉輪模組 42電路板 46A光接收器 46B光發射器 48A-48C.觸發端 50台座 52匯流排 54點擊感測器 56A-56B擺動感測器 58A-58B按鍵感測器 60移動感測模組 62底面 64光閘 66狹縫 68段差觸動緣 69A凹端 69B凸端 70A-70B 凸板 74A孔洞 74B滑槽 78-79凸鈕 Ap、Ar轉軸 Aw擺動軸 Awl-Aw2 端點 17

Claims (1)

1291121 「___^_—__ . .All日修(灵)正4 十、申請專利範圍： 一一一——一-·一 1· 一種指標裝置，其包含有： 一殼體； 一轉輪模組，其包含有： 一台座，其具有—前後延伸之擺動軸，而該台座係以可 沿該擺動軸左右擺動的方式安裝於該殼體之底面上；一轉輪，以 可圍繞一轉軸轉動的方式安裝於該台座上，該轉軸係延伸於該台 座的左右兩側而於該擺動軸垂直；該轉輪一側之圓周上設有一段 差觸動緣，而該轉輪之一側另設有一光閘，該光閘上設有至少一 個光線可穿透之穿透區及一個光線不可穿透之不穿透區，其中該 段差觸動緣上設有至少一凸端及一凹端；以及 一段差單元，其具有一固定端及一觸動端；該固定端固 疋於該台座上，該觸動端可彈性地移近及遠離該固定端，而該觸 動鳊係維持與該段差觸動緣之接觸，使得當該轉輪轉動時，該觸 動端會因為經過該凸端及凹端而來回地移近或遠離該固定端； 一點擊感測器，設於該殼體内，用來感應該台座上下移動的 h形並產生一對應的點擊感測訊號；’ 一轉動感測模組，安裝於該台座上，用來感測該轉輪沿該轉 車轉動的情形並提供一對應之轉動感測訊號，該轉動感測模組包 含有： 18 1291121 一光發射器，安裝於該台座之一侧，用來產生一光線； 以及 一光接收器’以平行該轉軸之方向安裝於該台座的另一 侧’使得當該轉輪轉動時而帶動該光閘轉動時，該穿透區及不穿 透區會依序通過該光發射器及該光接收器之間，而當該穿透區通 過時，該光發射器產生之光線可沿著平行該轉軸的方向入射至該 光接收器；以及 一擺動感測模組，設於該殼體上，用來感測該轉輪模組之台 座沿该擺動軸左右擺動的情形，並產生一對應的擺動感測訊號。 2·如申請專利範圍第丨項之指標裝置，其中該台座之擺動軸的前 後端，該前端係安裝於該殼體底面之固定位置，而該後端係以可 滑動的方式安裝於該殼體上，使得該台座之後端可以以該前端為 支點而上下移近或遠離該殼體之底面。 3·如申請專利範圍第1項之指標裝置，其另包含有： 至少一按鍵，設於該殼體上；以及 至少一按鍵感測器，設於該殼體内，各按鍵感測器對應於一 按鍵’用來感應該按鍵被按動的情形並產生一對應的按鍵感測訊 號。 19 1291121 七、指定代表圖·· (一） 本案之指定代表圖為：第（3 )圖 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 20指標裝置 30A殼體 36段差單元 38C彈性體 42A-42B電路板 46B光發射器 50台座 54點擊感測器 58A-58B按鍵感測器 62底面 Aw擺動軸 24轉輪 32A-32B轉輪組件 38A-38B段差單元組件 40轉輪模組 46A光接收器 48A-48C觸發端 52匯流排 56A-56B擺動感測器 60移動感測模組 Ar轉軸 Awl-Aw2 端點 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化 學式：