TWI393036B - A method for controlling a cursor and an operating device thereof - Google Patents

Description

控制游標之方法及其操作裝置

本發明係關於一種控制游標之方法及其操作裝置，尤指利用偵測壓力之位置以控制游標的移動方向之方法及其操作裝置。

今日，通訊設備功能漸趨複雜，猶如一台個人多媒體隨身裝置。為了應付上網、聽音樂、照相等種種各式功能之操作，通訊裝置的人機介面也隨之複雜化而變得使用者不友善。

舉例而言，習知的通訊裝置中常使用方向鍵作為主要的操作裝置。習知方向包含雙方向鍵與四方向鍵，係提供使用者操作以控制游標在螢幕中往上、下、左、右移動。然而，如此單純的游標移動模式已無法滿足新一代的人機介面需求。

現今更有觸控螢幕應用於通訊裝置的產品，可供使用者直接在螢幕上點選圖像。但相較於傳統的液晶螢幕，觸控螢幕製作複雜且成本高。

為了維持低成本，同時達成操作上快捷與簡單化之目標，本發明係提出一種全向式方向鍵，以符合現今通訊裝置中人機介面改良的需求。

本發明之偵測壓力以控制游標之方法及其操作裝置，其主要目的為改良習知通訊裝置中的方向鍵以簡化複雜的人機介面。本發明之操作裝置係利用至少三導電彈性凸件，其係對稱設置於操作面板之第二表面，當操作面板之第一表面受一壓力，至少之一導電彈性凸件受一分散壓力而施壓於一電路基板。此時，其電阻隨該分散壓力大小改變並改變其導電電性。操作裝置偵測改變之導電電性並算出該壓力於第一表面之施壓點之位置，據以全向性地控制游標之移動方向。

本發明之偵測壓力以控制游標之操作裝置，包含一操作面板、一電路基板、一處理單元及至少三導電彈性凸件。電路基板具有至少三電性接點。操作面板位於該電路基板上方，包含一第一表面以及相對於該第一表面之第二表面。該等導電彈性凸件由導電橡膠所構成，係分離設置於第二表面並分別對應電路基板之電性接點。

處理單元具有一電壓類比數位轉換器、一壓力換算程式以及一方向運算程式，並分別電性耦接該等電性接點。

當第一表面承受一壓力，係使該等導電彈性凸件中至少一者受一分散壓力，並施壓於該電路基板。該導電彈性凸件隨壓力大小產生形變而改變其電阻，並改變相對應之導電電性。

處理單元利用電壓類比數位轉換器偵測出所有改變之導電電性，並轉換為數位資訊產生一導電電性資訊。壓力換算程式根據導電電性資訊換算而產生一分散壓力資訊，以供方向運算程式由複數個分散壓力演算出該壓力於第一表面之施壓點之位置，進而根據該位置控制游標之移動方向。

在本發明較佳實施例中，操作裝置係具有四導電彈性凸件，該等導電彈性凸件係以菱形對稱設置於第二表面。當使用者於第一表面施予該壓力，通常會使二導電彈性凸件承受分散壓力而施壓於電路基板。

因此，相較於習知技術中，通訊裝置的方向鍵僅能控制游標在螢幕中往上、下、左、右移動，本發明之偵測壓力以控制游標之方法及其操作裝置，係可藉由導電彈性凸件受壓力產生形變所造成之導電電性之變化，偵測使用者施於操作面板之壓力，在操作面板上施壓點之位置，據以控制游標之移動方向，使其往該施壓點位置移動。

以下茲列舉本發明之一較佳實施例以供熟習該領域技術者據以實施。

本發明較佳實施例中，用以偵測壓力以控制游標之操作裝置係可應用於一例如為手機的通訊裝置，以作為簡化操作之人機介面輸入裝置。操作裝置包含一操作面板、一電路基板、一處理單元以及四導電彈性凸件。必須特別說明的是，三導電彈性凸件即可達成本發明之目標。

以下配合圖式以詳加說明。請參閱第一A圖，第一A圖係本發明較佳實施例中，操作裝置之局部結構示意圖。操作面板1包含一第一表面11，以及相對於該第一表面11之第二表面12。操作面板1位於電路基板2上方，其第二表面12係朝向電路基板2。該四導電彈性凸件3a、3b、3c、3d(3c、3d未繪製)係分離設置於第二表面12上。其中，該四導電彈性凸件3a、3b、3c、3d(3c、3d未繪製)可由導電橡膠所構成，在操作面板1未受力之狀態下，各導電彈性凸件與電路基板2之間皆具有一間隙。

電路基板2上具有一電路。請參閱第二圖，其係本發明較佳實施例中，電路基板之電路示意圖。如圖，電路形成相互並聯的四條分支電路，分支電路分別連接參考電阻5a、5b、5c、5d，其中參考電阻5a、5b、5c、5d具有不同的電阻值。分支電路更分別具有電性接點21a、21b、21c、21d，該四電性接點21a、21b、21c、21d係對應於該四導電彈性凸件3a、3b、3c、3d，在兩者相互電氣連接時使該分支電路導通。

該四分支電路電性連接一電壓類比數位轉換器41，以在分支電路導通時，測量導通分支電路之參考電阻5a、5b、5c、5d之分壓。

請參閱第三A圖與第三B圖，其係本發明較佳實施例中，第一應用例與第二應用例之導電彈性凸件分布示意圖。如第三A圖之俯視圖所示，在本發明之第一應用例中，該四導電彈性凸件3a、3b、3c、3d係以菱形對稱設置於操作面板1下之第二表面12。如第三B圖所示，在本發明之第二應用例中，本發明之操作裝置僅具有三導電彈性凸件3a、3b、3c，該等導電彈性凸件3a、3b、3c係呈現正三角形地對稱設置於操作面板1下之第二表面12。

上述二應用例中對於導電彈性凸件之分布安排可使導電彈性凸件3a、3b、3c在操作面板1承受使用者所施予之一壓力F時，承受較為均勻之分散壓力，有利於後續分散壓力總和之計算。

請參閱第四圖，其係本發明較佳實施例中，操作裝置之功能方塊圖。處理單元4包含一電壓類比數位轉換器41、一壓力換算程式42及一方向運算程式43。

處理單元4可為處理器或是具有處理器等相關電子元件之控制機板，分別電性耦接於該等電性接點21a、21b、21c、21d。電壓類比數位轉換器41偵測導電彈性凸件3a與所對應電性接點21a電氣連接而使該分支電路導通後，所有改變之導電電性，並加以轉換為數位資訊以產生一導電電性資訊。壓力換算程式42及方向運算程式43係利用該導電電性資訊，算出壓力F施於第一表面11之施壓點位置。

請再參閱第一A圖。如圖所示，導電彈性凸件3a、3b設置於操作面板1相對於第一表面11之第二表面12，並對應於電路基板2之電性接點21a、21b。

接著請參閱第一B圖，並請一併參閱第二圖。第一B圖係本發明較佳實施例中，操作裝置之作用示意圖。如第一B圖所示，當第一表面11之一施壓點承受壓力F時，操作面板1下壓而使施壓點下方之導電彈性凸件3a、3b分別承受一分散壓力並壓抵於電路基板2。此時，導電彈性凸件3a、3b與電性接點21a、21b電氣連接而使該二分支電路導通。

導電彈性凸件3a、3b會隨所承受之分散壓力的大小產生形變，進而改變其與電性接點21a、21b的接觸面積。隨著接觸面積越大，導電彈性凸件3a、3b在所對應之分支電路所形成的電阻值越小，其相對應之導電電性也隨之改變，例如分壓。在電路上，由於具有可形變的特性，導電彈性凸件3a、3b可視為可變電阻。

參閱第二圖的同時，請一併參閱第四圖。在本發明之較佳實施例中，電壓類比數位轉換器41係測量分支電路上參考電阻5a的分壓，並轉換為數位資訊，以產生導電電性資訊。根據克希荷夫電壓定律(Kirchhoffs Voltage Law，KVL)，當分支電路上具有二電阻，各電阻分壓之總和為總電壓。故測得參考電阻5a的分壓，即可換算出分支電路上導電彈性凸件3a之分壓，以推算導電彈性凸件3a與參考電阻5a之分壓比。

根據串聯電路原理，分壓係與電阻值呈正比。故，導電彈性凸件3a與參考電阻5a之分壓比即為導電彈性凸件3a與參考電阻5a之電阻值比。由於參考電阻5a之電阻值為固定已知數值，可藉此求得導電彈性凸件3a承受該分散壓力時的電阻值。

壓力換算程式42係依據已知電阻特性表將導電彈性凸件3a之電阻值代換函數而運算出導電彈性凸件3a所承受之分散壓力。接著，方向運算程式43利用三角函數計算出導電彈性凸件3a、3b之分散壓力向量之夾角，以演算出壓力F施壓於第一表面11之施壓點之位置。如此，可據以控制游標之移動方向對應該施壓點之位置。

本發明控制游標之方法係用於上述之操作裝置。當第一表面11之施壓點受壓力F，會致使導電彈性凸件3a、3b、3c、3d中位於施壓點下方者壓抵於電路基板2。

請參閱第五圖，其係本發明較佳實施例中，偵測壓力以控制游標之方法之簡易流程圖。假設受力為導電彈性凸件3a與導電凸件3b之間較靠近導電凸件3b之處，此時，導電彈性凸件3a與導電凸件3b隨壓力F大小產生形變而改變電阻值(步驟S101)，並改變相對應之導電電性。

處理單元4中，電壓類比數位轉換器41偵測出導電彈性凸件3a與導電凸件3b電阻值之改變量，以產生對應之導電電性資訊(步驟S102)。接著，壓力換算程式42將該導電電性資訊演算以產生至少一分散壓力資訊(步驟S103)，以供一方向運算程式43藉由該分散壓力資訊取得壓力F施壓於第一表面11之施壓點之位置(步驟S104)，並根據施壓點之位置控制游標的移動方向(步驟S105)。

總結而言，本發明之操作裝置係利用至少三導電彈性凸件3a、3b、3c，在較佳實施例中，係利用四導電彈性凸件3a、3b、3c、3d，其係對稱設置於操作面板1之第二表面12。當操作面板1之第一表面11受壓力F，導電彈性凸件3a、3b、3c、3d中二者各受一分散壓力而施壓於電路基板2。

此時，該二導電彈性凸件3a、3b之電阻隨該分散壓力大小而改變，並連帶改變其他導電電性，如分壓。電壓類比數位轉換器41偵測上述改變之分壓，並轉換為數位資訊。壓力換算程式42利用電壓類比數位轉換器41所產生之導電電性資訊加以演算並產生分散壓力資訊，以供方向運算程式43演算出該壓力施壓於第一表面11之位置，據以全向性地控制游標之移動方向。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1．．．操作面板

11．．．第一表面

12．．．第二表面

2．．．電路基板

4．．．處理單元

3a．．．導電彈性凸件

3b．．．導電彈性凸件

3c．．．導電彈性凸件

3d．．．導電彈性凸件

5a．．．參考電阻

5b．．．參考電阻

5c．．．參考電阻

5d．．．參考電阻

21a．．．電性接點

21b．．．電性接點

21c．．．電性接點

21d．．．電性接點

41．．．電壓類比數位轉換器

42．．．壓力換算程式

43．．．方向運算程式

F．．．壓力

第一A圖係本發明較佳實施例中，操作裝置之局部結構示意圖；

第一B圖係本發明較佳實施例中，操作裝置之作用示意圖；

第二圖係本發明較佳實施例中，電路基板之電路圖；

第三A圖係本發明較佳實施例中，第一應用例之導電彈性凸件分布示意圖；

第三B圖係本發明較佳實施例中，第二應用例之導電彈性凸件分布示意圖；

第四圖係本發明較佳實施例中，操作裝置之功能方塊圖；以及

第五圖係本發明較佳實施例中，偵測壓力以控制游標之方法之簡易流程圖。

1．．．操作面板

11．．．第一表面

12．．．第二表面

2．．．電路基板

3a．．．導電彈性凸件

3b．．．導電彈性凸件

21a．．．電性接點

21b．．．電性接點

Claims (8)

1. 一種操作裝置，用以控制游標，包含：一電路基板，該電路基板上具有至少三電性接點；一處理單元，係分別電性耦接於該等電性接點；一操作面板，係位於該電路基板上方，且包含一第一表面以及相對於該第一表面之第二表面，其中該第二表面係鄰近於該電路基板；以及至少三導電彈性凸件，係分離設置於該第二表面，並分別設置對應於該電路基板上之各該電性接點；其中，當該第一表面之一施壓點受一壓力，致該施壓點下之該等導電彈性凸件壓抵該電路基板並產生形變，由形變而改變各該導電彈性凸件對應之一電阻值，該處理單元由各該電阻值之改變量算出該施壓點之位置變化以控制游標之移動方向。
2. 如申請範圍第1項所述之控制游標之操作裝置，其中該等導電彈性凸件之成分係為一導電橡膠。
3. 如申請範圍第1項所述之控制游標之操作裝置，該處理單元更包含一電壓類比數位轉換器，以在該等導電凸件壓抵該電路基板而改變電阻並改變相對應之導電電性時，測量該等導電凸件之分壓以產生對應之一導電電性資訊。
4. 如申請範圍第3項所述之控制游標之操作裝置，其中該處理單元更包含一壓力換算程式以及一方向運算程式，該壓力換算程式係將該導電電性資訊換算以產生該導電彈性凸件所受之一分散壓力資訊，該方向運算程式係由該分散壓力資訊演算出該壓力施於該第一表面之一施壓點位置。
5. 一種偵測壓力以控制游標之方法，係用於如申請專利範圍第1項所述之操作裝置，當該第一表面之該施壓點受該壓力，致該施壓點下之該等導電彈性凸件壓抵該電路基板並產生形變後，包含下列步驟：(a)各該導電彈性凸件隨形變而改變各該電阻值；(b)偵測出各該導電彈性凸件之各該電阻值之改變量；以及(c)由各該電阻值之改變量算出該施壓點之位置變化以控制游標之移動方向。
6. 如申請範圍第5項所述之控制游標之方法，其中步驟(b)更包含步驟(b0)，係依據各該電阻值之改變量產生對應之導電電性資訊。
7. 如申請範圍第6項所述之控制游標之方法，其中步驟(c)更包含步驟(c0)，係利用一壓力換算程式，將該導電電性資訊演算以產生一分散壓力資訊。
8. 如申請範圍第7項所述之控制游標之方法，其中步驟(c)更包含步驟(c1)，係利用一方向運算程式，由該分散壓力資訊演算出該壓力施於該第一表面之一施壓點位置。