TWI838231B - 電子裝置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一種電子裝置及其控制方法。電子裝置包括一機殼、一套筒、一主動筆、一凸桿組件及一形變感測組件。機殼具有一插孔。套筒設置於插孔內。主動筆包括一筆身及一筆尖。筆尖連接於筆身。主動筆插入插孔時，筆尖接觸套筒之內部，以帶動套筒與主動筆一起轉動。凸桿組件設置於套筒之一外表面。凸桿組件與套筒一起轉動。形變感測組件設置於套筒之外，形變感測組件位於凸桿組件之轉動行程內，以感應凸桿組件的轉動。

Description

電子裝置及其控制方法

本揭露是有關於一種電子裝置及其控制方法，且特別是有關於一種搭配主動筆之電子裝置及其控制方法。

目前電腦或平板電腦的操控方式可以採用鍵盤或滑鼠進行操控。在一般應用雖足以應付，但在專業軟體上若有調階需求時，則顯得相當不便。

雖然目前進一步發展出Scrollbar的操控方式，但Scrollbar有長度的限制，使用上仍然相當不方便。研究人員正積極開發一種更能夠符合使用者需求的操控方式。

本揭露係有關於一種電子裝置及其控制方法，其利用可插入機殼之主動筆的轉動，以對電子裝置進行需要的操控，使用上相當方便，且符合使用者需求。

根據本揭露之一方面，提出一種電子裝置。電子裝置包括一機殼、一套筒、一主動筆、一凸桿組件及一形變感測組件。機殼具有一插孔。套筒設置於插孔內。主動筆包括一筆身及一筆尖。筆尖連接於筆身。主動筆插入插孔時，筆尖接觸套筒之內部，以帶動套筒與主動筆一起轉動。凸桿組件設置於套筒之一外表面。凸桿組件與套筒一起轉動。形變感測組件設置於套筒之外，形變感測組件位於凸桿組件之轉動行程內，以感應凸桿組件的轉動。

根據本揭露之另一方面，提出一種電子裝置之控制方法。電子裝置之控制方法包括以下步驟。感測一主動筆是否插入一機殼之一插孔。依據一形變感測組件之一形變情況，輸出至少一形變感測訊號。主動筆插入插孔時，主動筆之一筆尖接觸套筒之內部，以帶動套筒與主動筆一起轉動。一凸桿組件設置於套筒之一外表面。凸桿組件與套筒一起轉動。形變感測組件設置於套筒之外。形變感測組件位於凸桿組件之轉動行程內。依據形變感測訊號，分析主動筆的轉動。依據主動筆之轉動情況，生成一控制指令。

為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

100,500:電子裝置

110:機殼

110h:插孔

111:上表面

111h:開口

120:主動筆

121:筆尖

121s:粗糙表面

122:筆身

122g:環形凹槽

123:筆尾

123s:凹凸表面

130:彈性頂針

140,540:套筒

140w:內壁

150,250,350,450:凸桿組件

151,251,351:第一凸桿

160,360:形變感測組件

161,361:第一壓感元件

162:第二壓感元件

163:第三壓感元件

164:第四壓感元件

181:校正單元

182:分析單元

183:資料庫

184:控制單元

252,352:第二凸桿

253,353:第三凸桿

354:第四凸桿

450:凸桿

540h:插槽

571:阻力棒

572:馬達

573:齒輪組

B1:音量調整條

CM:控制指令

E1,E2:致動訊號

S1:壓縮情形訊號

S110,S120,S130,S140,S150,S160:步驟

S2:短路訊號

S3:轉動情況訊號

SNi:形變感測訊號

TB:形變訊號與轉動對照表

W1,W2:寬度

第1圖繪示根據一實施例之電子裝置之示意圖。

第2圖繪示第1圖之機殼與筆尾沿截面線2-2’之剖面圖。

第3圖示例說明根據一實施例之主動筆與插孔之卡合方式。

第4圖繪示根據一實施例之主動筆與標記套筒之側視圖。

第5圖繪示根據第4圖之主動筆之筆尖插入標記套筒的示意圖。

第6圖繪示根據一實施例之套筒、凸桿組件及形變感測組件的示意圖。

第7圖繪示根據一實施例之套筒、凸桿組件及形變感測組件之俯視圖。

第8A圖示例說明第一凸桿以順時針方向推擠第二壓感元件之示意圖。

第8B圖示例說明第二壓感元件呈現凹向下情況的電荷分布。

第9A圖示例說明第一凸桿以逆時針方向推擠第二壓感元件之示意圖。

第9B圖示例說明第二壓感元件呈現凹向上情況的電荷分布。

第10圖繪示根據另一實施例之套筒、凸桿組件及形變感測組件的示意圖。

第11圖繪示根據一實施例之套筒、凸桿組件及形變感測組件之俯視圖。

第12圖繪示根據另一實施例之套筒、凸桿組件及形變感測組件的示意圖。

第13圖繪示根據一實施例之套筒、凸桿組件及形變感測組件之俯視圖。

第14圖繪示根據一實施例之套筒、凸桿組件及形變感測組件之俯視圖。

第15A~15B圖繪示根據另一實施例之套筒之示意圖。

第16圖繪示根據一實施例之電子裝置之方塊圖。

第17圖繪示根據一實施例之電子裝置之控制方法的流程圖。

請參照第1圖，其繪示根據一實施例之電子裝置100之示意圖。電子裝置100包括一機殼110及一主動筆120。主動筆120插入於機殼110之一插孔110h。主動筆120插入後，使用者可以前後轉動主動筆120，以對電子裝置100進行操控。舉例來說，使用者可以轉動主動筆120來調整音量調整條B1。

主動筆120包括一筆尖121、一筆身122及一筆尾123。當主動筆120插入插孔110h時，機殼110暴露出筆尾123。請參照第2圖，其繪示第1圖之機殼110與筆尾123沿截面線2-2’之剖面圖。機殼110之上表面111具有一開口111h，以暴露出筆尾123。筆尾123具有一凹凸表面123s，以增加摩擦力。凹凸表面123s例如是由數條凸肋或刻痕所形成。使用者可以手指接觸凹凸表面123s，來轉動主動筆120。舉例來說，這些凸肋或刻痕可以實質 上平行於筆身122之延伸方向，以方便使用者以筆身122之延伸方向為軸心轉動主動筆120。

此外，如第2圖所示，筆尾123之凹凸表面123s並未高於機殼110之上表面111，以使電子裝置100在蓋上顯示面板時，能夠避免筆尾123之凹凸表面123s碰觸到顯示面板。

在一實施例中，主動筆120可以向前轉動或向後轉動。或者，在另一實施例中，主動筆120可以被限制只能朝某一方向轉動。在一實施例中，主動筆120之轉動行程可以不受限制(d可朝同一方向無限轉動)。或者，在另一實施例中，主動筆120之轉動行程可以限制於360度。

請參照第3圖，其示例說明根據一實施例之主動筆120與插孔110h之卡合方式。主動筆120之筆身122具有至少一環形凹槽122g。環形凹槽122g環繞筆身122一整圈。電子裝置100更包括至少一彈性頂針130。彈性頂針130設置於插孔110h(繪示於第1圖)內。當主動筆120插入插孔110h時，彈性頂針130可以卡入環形凹槽122g，以定位主動筆120。

在一實施例中，電子裝置100可以設置兩組彈性頂針130，一組彈性頂針130靠近於筆尖121，另一組彈性頂針130靠近於筆尾123。每一組彈性頂針130的數量例如是1、2、3或3以上。這些彈性頂針130可以對稱地環繞於筆身122，以對主動筆120平均施力且平穩地夾持。

如第3圖所示，環形凹槽122g之寬度W1大於彈性頂針130之寬度W2。如此一來，彈性頂針130可以自然地落入環形凹槽122g的最低點。並且，彈性頂針130與環形凹槽122g的接觸面積可以最小化，以降低轉動時的摩擦力。

請參照第4圖，其繪示根據一實施例之主動筆120與一套筒140之側視圖。電子裝置100更包括套筒140。套筒140設置於插孔110h之內部。主動筆120之筆尖121具有一粗糙表面121s。粗糙表面121s位於主動筆120之筆尖121。粗糙表面121s例如是由數條凸肋或刻痕所組成。這些凸肋或刻痕例如是平行於筆身122之延伸方向。

請參照第5圖，其繪示根據第4圖之主動筆120之筆尖121插入套筒140的示意圖。主動筆120之筆尖121插入套筒140時，主動筆120以粗糙表面121s接觸套筒140之內壁140w。藉由粗糙表面121s，主動筆120轉動時，可以帶動套筒140一起轉動。

在一實施例中，主動筆120之粗糙表面121s係為椎狀，標記套筒140之內壁140w亦為椎狀，以使粗糙表面121s與內壁140w能夠相互契合。並且，椎狀的內壁140w可以有效限制主動筆120的插入深度。

請參照第6圖，其繪示根據一實施例之套筒140、凸桿組件150及形變感測組件160的示意圖。電子裝置100更包括一凸桿組件150及一形變感測組件160。如第6圖所示，凸桿組件150例如是包括一第一凸桿151，形變感測組件160例如是包括一第一 壓感元件161、一第二壓感元件162、一第三壓感元件163及一第四壓感元件164。凸桿組件150設置於套筒140之一外表面。凸桿組件150與套筒140一起轉動。形變感測組件160設置於套筒140之外。形變感測組件160位於凸桿組件150之轉動行程內，以感應凸桿組件150的轉動。

請參照第7圖，其繪示根據一實施例之套筒140、凸桿組件150及形變感測組件160之俯視圖。凸桿組件150之第一凸桿151之截面例如是一等腰三角形。第一壓感元件161、第二壓感元件162、第三壓感元件163及第四壓感元件164例如是板狀結構。第一壓感元件161、第二壓感元件162、第三壓感元件163及第四壓感元件164實質上平均位於套筒140外之四個方位，例如分別是0度方位、90度方位、180度方位及270度方位。套筒140轉動時，第一凸桿151會從推擠第一壓感元件161、第二壓感元件162、第三壓感元件163或第四壓感元件164。

請參照第8A圖，其示例說明第一凸桿151以順時針方向推擠第二壓感元件162之示意圖。凸桿組件150之硬度高於形變感測組件160之硬度。當第一凸桿151以順時針方向推擠第二壓感元件162時，第二壓感元件162呈現凹向下的情況。請參照第8B圖，其示例說明第二壓感元件162呈現凹向下情況的電荷分布。當第二壓感元件162呈現凹向下情況時，壓電材料的上方將聚集負電荷，壓電材料的下方將聚集正電荷，而輸出正壓之形變感測訊號SNi。

請參照第8A圖及下表一，當使用者對主動筆120順時針方向轉動90度時，正壓之形變感測訊號SNi會由第二壓感元件162輸出；當使用者對主動筆120順時針方向轉動180度時，正壓之形變感測訊號SNi會依序由第二壓感元件162及第三壓感元件163輸出；當使用者對主動筆120順時針方向轉動270度時，正壓之形變感測訊號SNi會依序由第二壓感元件162、第三壓感元件163及第四壓感元件164輸出；當使用者對主動筆120順時針方向轉動360度時，正壓之形變感測訊號SNi會依序由第二壓感元件162、第三壓感元件163、第四壓感元件164及第一壓感元件161輸出。也就是說，依據這些形變訊號SNi，可以分析出主動筆120的轉動情況。

請參照第9A圖，其示例說明第一凸桿151以逆時針方向推擠第二壓感元件162之示意圖。當第一凸桿151以逆時針方向推擠第二壓感元件162時，第二壓感元件162呈現凹向上的情況。請參照第9B圖，其示例說明第二壓感元件162呈現凹向上情 況的電荷分布。當第二壓感元件162呈現凹向上情況時，壓電材料的上方將聚集正電荷，壓電材料的下方將聚集負電荷，而輸出負壓之形變感測訊號SNi。

請參照第9A圖及下表二，當使用者對主動筆120逆時針方向轉動90度時，負壓之形變感測訊號SNi會由第二壓感元件162輸出；當使用者對主動筆120逆時針方向轉動180度時，負壓之形變感測訊號SNi會依序由第二壓感元件162及第一壓感元件161輸出；當使用者對主動筆120逆時針方向轉動270度時，負壓之形變感測訊號SNi會依序由第二壓感元件162、第一壓感元件161及第四壓感元件164輸出；當使用者對主動筆120逆時針方向轉動360度時，負壓之形變感測訊號SNi會依序由第二壓感元件162、第一壓感元件161、第四壓感元件164及第三壓感元件163輸出。也就是說，依據這些形變訊號SNi，可以分析出主動筆120的轉動情況。

也就是說，透過形變感測訊號SNi可以分析出主動筆 120的轉動程度與轉動方向。

請參照第10圖，其繪示根據另一實施例之套筒140、凸桿組件250及形變感測組件160的示意圖。凸桿組件250包括一第一凸桿251、一第二凸桿252及一第三凸桿253。第一凸桿251、第二凸桿252及第三凸桿253設置於套筒140之外表面的某一90度範圍內。

請參照第11圖，其繪示根據一實施例之套筒140、凸桿組件250及形變感測組件160之俯視圖。凸桿組件250之第一凸桿251、第二凸桿252及第三凸桿253之截面例如是一等腰三角形。第一凸桿251與第二凸桿252之夾角例如是22.5度。第二凸桿252與第三凸桿253之夾角例如是22.5度。請參照第11圖及下表一，當使用者對主動筆120順時針方向轉動22.5度時，正壓之形變感測訊號SNi會由第二壓感元件162輸出；當使用者對主動筆120順時針方向轉動45度時，正壓之形變感測訊號SNi會由第二壓感元件162輸出兩次；當使用者對主動筆120順時針方向轉動67.5度時，正壓之形變感測訊號SNi會由第二壓感元件162輸出三次；依此類推。透過第二壓感元件162輸出形變感測訊號SNi的次數，可以分析出轉動的程度，其推估精細度可達22.5度。

請參照第12圖，其繪示根據另一實施例之套筒140、凸桿組件350及形變感測組件360的示意圖。如第12圖所示，凸桿組件350例如是包括一第一凸桿351、一第二凸桿352、一第三凸桿353及一第四凸桿354，形變感測組件360例如是包括一第一壓感元件361。

請參照第13圖，其繪示根據一實施例之套筒140、凸桿組件350及形變感測組件360之俯視圖。凸桿組件350之第一凸桿351、第二凸桿352、第三凸桿353及第四凸桿354之截面例如是一等腰三角形。第一凸桿351、第二凸桿352、第三凸桿353及第四凸桿354實質上平均設置於套筒140之外表面的四個方位。並且，第一凸桿351、第二凸桿352、第三凸桿353及第四凸桿354之長度不同。套筒140轉動時，第一凸桿351、第二凸桿352、第三凸桿353或第四凸桿354會推擠第一壓感元件361。

請參照第13圖，其示例說明第一凸桿351、第二凸桿352、第三凸桿353或第四凸桿354以順時針方向推擠第一壓感元件361之示意圖。第一凸桿351、第二凸桿352、第三凸桿353或第四凸桿354的長度不同，故第一凸桿351、第二凸桿352、第三凸桿353或第四凸桿354推擠第一壓感元件361時，會產生不同的形變程度。

請參照下第13圖及下表四，當使用者對主動筆120順時針轉動90度時，第一凸桿351會推擠第一壓感元件361，而輸出對應程度之正壓的形變感測訊號SNi；當使用者對主動筆120順時針轉動180度時，第一凸桿351及第四凸桿354會依序推擠第一壓感元件361，而依序輸出對應程度之正壓的形變感測訊號SNi；當使用者對主動筆120順時針轉動270度時，第一凸桿351、第四凸桿354及第三凸桿353會依序推擠第一壓感元件361，而依序輸出對應程度之正壓的形變感測訊號SNi；當使用者對主動筆120順時針轉動270度時，第一凸桿351、第四凸桿354、第三凸桿353及第二凸桿352會依序推擠第一壓感元件361，而依序輸出對應程度之正壓的形變感測訊號SNi。也就是說，依據這些形變訊號SNi，可以分析出主動筆120的轉動情況。

請參照第14圖，其繪示根據一實施例之套筒140、凸桿組件450及形變感測組件360之俯視圖。凸桿組件450包括以不同密度排列的凸桿450j。

請參照下第14圖及下表五，當使用者對主動筆120順時針轉動90度時，一個凸桿450j會推擠第一壓感元件361，而輸出一次正壓的形變感測訊號SNi；當使用者對主動筆120順時針轉動180度時，三個凸桿450j會推擠第一壓感元件361，而輸出三次正壓的形變感測訊號SNi；當使用者對主動筆120順時針轉動270度時，六個凸桿450j會推擠第一壓感元件361，而輸出六次正壓的形變感測訊號SNi；當使用者對主動筆120順時針轉動360度時，十個凸桿450j會推擠第一壓感元件361，而輸出十次正壓的形變感測訊號SNi。也就是說，依據形變訊號SNi的次數，可以分析出主動筆120的轉動情況。

請參照第15A~15B圖，其繪示根據另一實施例之套筒540之示意圖。套筒540具有一插槽540h。電子裝置500更包括一阻力棒571、一馬達572及一齒輪組573。阻力棒571插入插槽540h。齒輪組573連接於馬達572與阻力棒571。馬達572驅動齒輪組573轉動，以改變阻力棒571插入插槽540h的深度。如第15A圖所示，阻力棒571插入至插槽540h的底部，以提供較多的磨擦力。如第15B圖所示，阻力棒571僅插入一半的插槽540h，以提供較少的磨擦力。摩擦力的大小可以營造出不同程度的力回饋。阻力棒571亦可透過前後移動來提供震動觸感。

請參照第16圖，其繪示根據一實施例之電子裝置100之方塊圖。電子裝置100包括上述之彈性頂針130、上述之凸桿組件150、上述之形變感測組件160、一校正單元181、一分析單元182、一資料庫183及一控制單元184。校正單元181用進行校正程序。分析單元182用以執行各種分析程序。資料庫183用以儲存各種資料。控制單元184用以執行各種控制程序。校正單元181、分析單元182及/或控制單元184例如是一電路、一晶片、一電路板、一處理器、或儲存程式碼之儲存裝置。資料庫183例如是一記憶體、一硬碟或雲端儲存中心。在本實施例中，主動筆120插入插孔後，控制單元184啟動校正單元181及分析單元182，以依據這些形變訊號SNi，分析出主動筆120的轉動情況，並藉此進行對應的操作。以下更搭配流程圖詳細說明各項元件之運作。

請參照第17圖，其繪示根據一實施例之電子裝置100之控制方法的流程圖。在步驟S110中，控制單元184感測主動筆120是否插入機殼110之插孔110h。舉例來說，控制單元184可以依據彈性頂針130之壓縮情形訊號S1，得知彈性頂針130是否卡合主動筆120之環形凹槽122g，以確認主動筆120是否已插入於插孔110h之定位。

或者，主動筆120之環形凹槽122g可以設置環形導電片，當彈性頂針130卡合於環形凹槽122g時，將會產生短路訊號。控制單元184透過短路訊號S2可以得知彈性頂針130是否卡合主動筆120之環形凹槽122g，以確認主動筆120是否已插入於插孔110h之定位。

接著，在步驟S120中，控制單元184啟動校正單元181及分析單元182。校正單元181及分析單元182平時處於關閉狀態或休眠狀態，直到控制單元184分別傳送致動訊號E1、E2至校正單元181及分析單元182才會啟動。

然後，在步驟S130中，以校正單元181執行校正程序。校正程序開始時，電子裝置100之螢幕會提示使用者順時針(或逆時針)轉動90度、180度、270度、360度，形變感測組件160輸出之形變訊號SNi會傳遞至校正單元181。校正單元181依據形變訊號SNi產生一形變訊號與轉動對照表TB，並傳遞至分析單元182。

接著，在步驟S140中，依據形變感測組件160之形變情況，輸出形變訊號SNi至分析單元182。

然後，在步驟S150中，分析單元182依據形變訊號SNi，分析主動筆120的轉動。

接著，在步驟S160中，控制單元184依據主動筆120之轉動情況，生成一控制指令CM。舉例來說，分析單元182提供至控制單元184之轉動情況訊號S3例如是以第一轉速向上轉、以第二轉速向上轉、以第一轉速向下轉、或以第二轉速向下轉等四種情況。第一轉速高於第二轉速。控制單元184可以依據轉動情況訊號S3的這四種情況，分別生成不同的控制指令CM，如兩倍速快轉、一倍速快轉、兩倍速倒退、一倍速倒退等。

根據上述實施例，使用者將主動筆120插入插孔110h後，可以前後轉動主動筆120，以對電子裝置100進行需要的操控，使用上相當方便，且符合使用者需求。

綜上所述，雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

120:主動筆

140:套筒

150:凸桿組件

151:第一凸桿

160:形變感測組件

161:第一壓感元件

162:第二壓感元件

163:第三壓感元件

164:第四壓感元件

Claims (11)

1. 一種電子裝置，包括：一機殼，具有一插孔；一套筒，設置於該插孔內；一主動筆，包括：一筆身；及一筆尖，連接於該筆身，該主動筆插入該插孔時，該筆尖接觸該套筒之內部，以帶動該套筒與該主動筆一起轉動；一凸桿組件，設置於該套筒之一外表面，該凸桿組件與該套筒一起轉動；一形變感測組件，設置於該套筒之外，該形變感測組件位於該凸桿組件之轉動行程內，以感應該凸桿組件的轉動；其中該套筒具有一插槽，該電子裝置更包括：一阻力棒，插入該插槽；一馬達；以及一齒輪組，連接於該馬達與該阻力棒，該馬達驅動該齒輪組轉動，以改變該阻力棒插入該插槽的深度。
2. 如請求項1所述之電子裝置，其中該凸桿組件包括：一第一凸桿，該第一凸桿之截面係為一等腰三角形。
3. 如請求項1所述之電子裝置，其中該形變感測組件包括：一第一壓感元件，該第一壓感元件係為一板狀結構。
4. 如請求項1所述之電子裝置，該形變感測組件包括：一第一壓感元件；一第二壓感元件；一第三壓感元件；以及一第四壓感元件，該第一壓感元件、該第二壓感元件、該第三壓感元件及該第四壓感元件實質上平均位於該套筒外之四個方位。
5. 如請求項1所述之電子裝置，其中該凸桿組件之硬度高於該形變感測組件之硬度。
6. 如請求項1所述之電子裝置，其中該凸桿組件包括：一第一凸桿；一第二凸桿；以及一第三凸桿，該第一凸桿、該第二凸桿及該第三凸桿設置於該套筒之該外表面的一90度範圍內。
7. 如請求項1所述之電子裝置，其中該凸桿組件包括：一第一凸桿；一第二凸桿；一第三凸桿；以及一第四凸桿，該第一凸桿、該第二凸桿、該第三凸桿及該第四凸桿實質上平均設置於該套筒之該外表面的四個方位。
8. 如請求項7所述之電子裝置，其中該第一凸桿、該第二凸桿、該第三凸桿及該第四凸桿之長度不同。
9. 一種電子裝置之控制方法，包括：感測一主動筆是否插入一機殼之一插孔；依據一形變感測組件之一形變情況，輸出至少一形變感測訊號，該主動筆插入該插孔時，該主動筆之一筆尖接觸一套筒之內部，以帶動該套筒與該主動筆一起轉動，一凸桿組件設置於該套筒之一外表面，該凸桿組件與該套筒一起轉動，該形變感測組件設置於該套筒之外，該形變感測組件位於該凸桿組件之轉動行程內；依據該至少一形變感測訊號，分析該主動筆的轉動；以及依據該主動筆之轉動情況，生成一控制指令；其中該凸桿組件包括一第一凸桿、一第二凸桿及一第三凸桿，該第一凸桿、該第二凸桿及該第三凸桿設置於該套筒之該外表面的一90度範圍內，該形變感測組件包括一第一壓感元件，該至少 一形變感測訊號係由該第一壓感元件受到該第一凸桿、該第二凸桿及該第三凸桿推擠所連續輸出。
10. 如請求項9所述之電子裝置之控制方法，其中該形變感測組件更包括一第二壓感元件、一第三壓感元件及一第四壓感元件，該第一壓感元件、該第二壓感元件、該第三壓感元件及該第四壓感元件實質上平均位於該套筒外之四個方位。
11. 如請求項9所述之電子裝置之控制方法，其中該至少一形變感測訊號之數量大於或等於二，該些形變感測訊號之大小不同。

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