專利名稱：人機界面裝置的滾動裝置及用該滾動裝置的人機界面裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種人機界面裝置，特別是涉及一種人機界面裝置的滾動裝置。
背景技術：
現在，個人計算裝置分布廣泛，幾乎被所有人使用。每臺個人計算裝置都連接有人機界面裝置(human interface device，HID)并接收來自HID的數據以執行相應的操作。
HID通常是指任何能夠使人方便地進行計算機裝置和/或其外圍設備進行界面操作的裝置。例如，HID可以是鍵盤、鼠標、無線傳感器、運動電話、數字照相機、等等。
特別是，本發明的重點在于一種HID滾動裝置，它是一種產生滾動信號使計算機屏幕能夠上下運動的裝置，不同于鼠標的計算運動值的運動方式。
為了更好地理解本發明，下面對采用鼠標作為HID的實施例進行詳細說明。
目前普遍使用的鼠標滾動裝置與玩具汽車的車輪外部相似，除了實際上其內部是由電氣和機械裝置混合構成。對鼠標滾動裝置舉例說明如下根據滾輪的運動(即，上下滾動)產生滾動信號，或采用圖像傳感器感測使用者的運動產生滾動信號。
圖1是現有技術中使用滾輪的鼠標滾動裝置。圖2是現有技術中使用圖像傳感器的鼠標滾動裝置。
請參閱圖1，滾輪滾動裝置包括圓形滾動輪1，其由橡膠材料制成，使用者能夠容易地進行滾動操作；圓形滾輪開關單元3，通過連桿2與圓形滾動輪1連接，其設置有開關3a，電流由該開關3a中流過，還設置有連接于開關3a之間的接觸件3b，該滾輪開關單元3產生開關間隔圖案；滾動信號轉換器4，通過滾輪開關單元3的開關間隔圖案得到該滾輪開關單元3的轉動方向和轉動速度，該開關間隔圖案是通過讓電流流經滾輪開關單元3的開關3a產生的。
對于圖1的滾輪滾動裝置，當使用者用手指轉動滾動輪1以便產生滾動信號時，滾輪開關單元3受滾動輪1的旋轉力的作用轉動。滾動信號轉換器4感測到滾輪開關單元3的轉動方向和速度，然后根據感測結果產生并輸出滾動信號。
為了描述方便，只示出滾輪滾動裝置的大致結構，其電氣和機械結構實際上要復雜得多。
圖1所示的此種鼠標滾動裝置由于生產成本低廉目前仍被廣為使用。滾輪開關單元3是一種如圖所示的機械開關結構，因此在產生開關間隔圖案的接觸件處有可能會產生噪聲。
還有，圖1所示的鼠標滾動裝置在長時間使用后難免會對機械開關造成磨損并導致失靈。
同時，如圖2所示，使用圖像傳感器的鼠標滾動裝置包括光源5，用于照射目標6；圖像傳感器7，利用被目標6反射并進入透鏡(圖中未示)的光線獲得目標6當前圖像；和滾動信號轉換器8，通過由圖像傳感器7得到的目標6的當前圖像和上一圖像計算出鼠標運動方向和速度，并根據該計算結果產生滾動信號。
然而，如圖2所示的使用圖像傳感器的鼠標滾動裝置為了能夠得到目標6的精確圖像需要具有類似于照相機結構的圖像傳感器和控制過程。還有，處理圖像的圖像傳感器和滾動信號轉換器應該由半導體電路裝置實現。正因為如此，圖2所示的鼠標滾動裝置的缺點在于增加了生產成本。
還有，驅動光源消耗大量電能。例如，無線鼠標的驅動電能是由充電電池提供的，所產生的問題是這樣會減少電池的使用時間。
這樣，普通的鼠標滾動裝置感測目標的上下運動，并利用圖1所示的鼠標滾動裝置的機械轉動產生電間隔信號或圖2所示的鼠標滾動裝置的圖像傳感器產生滾動信號。
因此，目前廣泛使用的各種滾動裝置存在低成本使用性能不佳或性能好而成本高昂的問題。
還有，使用圖1的鼠標滾動裝置時，是利用滾動輪和與其連接的滾輪開關單元感測使用者的運動，這樣只能感測到上下方向的運動。因此存在無法感測到左右運動的問題。
由此可見，有必要提供一種新型的滾動裝置，能夠以低成本和低耗電進行精確的滾動操作。還有，隨著鼠標的使用范圍的擴大，越來越多地需要滾動裝置既能夠感測到使用者的上下滾動，也能夠感測到使用者的左右滾動并產生滾動信號。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種新型結構的人機界面裝置的滾動裝置，所要解決的技術問題是使其總是能夠利用多個接觸感測板(touch sensingpad)產生穩定的滾動信號并可以感測到上下滾動和左右滾動，從而更加適于實用。
本發明的另一目的在于，提供一種新型結構的人機界面裝置的滾動裝置，所要解決的技術問題是使其總是能夠利用多個光電探測器(photodetector)產生穩定的滾動信號并可以感測到上下滾動和左右滾動，從而更加適于實用。
本發明的再一目的在于，提供一種新型結構的人機界面裝置，所要解決的技術問題是使其能夠由一個使用多個接觸感測板的滾動裝置得到關于滾動方向的信息，并能穩定地產生滾動信號，使計算機的屏幕可以上下滾動和左右滾動，從而更加適于實用。
本發明的還一目的在于，提供一種新型結構的人機界面裝置，所要解決的技術問題是使其能夠由一個使用多個光電探測器的滾動裝置得到關于滾動方向的信息，并能穩定地產生滾動信號，使計算機的屏幕可以上下滾動和左右滾動，從而更加適于實用，且具有產業上的利用價值。
為了實現上述目的，根據本發明的第一個方面，提供一種人機界面裝置的滾動裝置，其包括多個接觸感測板，并通過改變接觸位置的信息和感測這些接觸感測板中的至少一個感測板的接觸以執行滾動操作。上述的人機界面裝置的滾動裝置，還包括分別與多個接觸感測板連接的多個接觸傳感器，并且每個接觸傳感器產生感測信號，以響應當接觸對象與對應接觸感測板接觸時產生的電阻或電容值。
根據本發明的第二個方面，提供一種人機界面裝置的滾動裝置，其包括多個孔洞和多個光電感測器，該些光電感測器被配置而具有一與該些孔洞相對應的圖案，該人機界面裝置的滾動裝置并通過感測到阻擋光線透過所述孔洞中的至少一個孔洞改變接觸位置信息，并通過改變該接觸位置信息執行滾動操作。
根據本發明的第三個方面，提供一種人機界面裝置，其包括人機界面裝置的滾動裝置，該滾動裝置具有多個接觸感測板并通過改變接觸位置的信息和感測這些接觸感測板中的至少一個感測板的接觸以執行滾動操作；該滾動裝置還具有接觸傳感器，通過感測與多個接觸感測板中的至少一個感測板的接觸，以提供具有接觸位置信息的感測信號。
根據本發明的第四個方面，提供一種人機界面裝置，其包括人機界面裝置的滾動裝置，該滾動裝置包括多個孔洞和多個光電感測器，該些光電感測器被配置而具有與該些孔洞相對應的圖案，該滾動裝置并通過感測到阻擋光線透過所述孔洞中的至少一個孔洞以改變接觸位置信息，并通過改變該接觸位置信息以執行滾動操作。
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。經由上述可知，本發明是有關于一種人機界面裝置的滾動裝置及使用該滾動裝置的人機界面裝置。該人機界面裝置的滾動裝置包括多個接觸感測板，并通過感測與這些接觸感測板中的至少一個接觸感測板的接觸執行滾動操作。因此可以避免機械磨損導致的機械噪聲和故障。還可以感測向上和向下滾動，也可感測向左和向右的滾動，因此提供了更為多樣化的滾動信息，這樣就可以更好地利用人機界面裝置的滾動裝置。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明前述及其他目的、特征及其功效，詳細說明如后。這些附圖不是按比例繪制的，僅是為了說明本明的原理而已。
圖1是根據現有技術使用滾輪的鼠標滾動裝置的示意圖。
圖2是根據現有技術使用圖像傳感器的鼠標滾動裝置的示意圖。
圖3A-3D是根據本發明的一個實施例的鼠標滾動裝置示意圖。
圖4是圖3A-3D所示的鼠標滾動裝置中鼠標的滾動信號發生器的示意圖。
圖5A-5E是根據本發明的另一個實施例的鼠標滾動裝置示意圖。
圖6是應用圖5A所示的鼠標滾動裝置的鼠標的滾動信號發生器的示意圖。
圖7是本發明的采用鼠標滾動裝置的鼠標的示意圖。
具體實施例方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的人機界面裝置的滾動裝置及用該滾動裝置的人機界面裝置其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。附圖中為清晰起見，各個層和區域的厚度被夸大了。
3A-3D是根據本發明的一個實施例的鼠標滾動裝置示意圖。
如圖3A-3D所示，本發明滾動裝置包括多個接觸感測板111-116。
這些接觸感測板111-116在與一個接觸對象接觸時產生相應的電阻或電容值，但在未與接觸對象接觸時則保持開路狀態。
對于滾動裝置11，多個接觸感測板111-116的排列形式如圖3A-3D所示。
這樣，滾動裝置11利用只有與接觸對象發生接觸的區域所對應的接觸感測板才會產生電阻或電容值這一操作特性提供接觸對象所處位置的信息。
以具有圖3A所示的排列方式的滾動裝置11為例，當接觸對象與滾動裝置11的下側接觸時，位于滾動裝置11下側的接觸感測板111-113產生電阻或電容值，位于滾動裝置11上側的接觸感測板114-116保持開路狀態。由此，滾動裝置11告知接觸對象與滾動裝置11的下側接觸。
這樣，具有按照如圖3A所示的上下(即，縱向)直線排列的多個接觸感測板111-116的滾動裝置11就可以感測出接觸對象的位置是位于上側還是下側。
具有按照如圖3B所示的上下和左右(例如，正方形(4x4)的矩陣形式)排列的多個接觸感測板111-1116的滾動裝置11，就既可以感測出接觸對象的上下位置也可以感測出接觸對象的左右位置。
又，具有按照如圖3C所示的上下多于左右(例如，矩形(2x4)的矩陣形式)排列的接觸感測板111-1112的滾動裝置11就即可以感測出接觸對象的上下位置并且可以在某種程度上同時感測出接觸對象的左右位置。
具有按照如圖3D所示的左右(即，橫向)直線排列的接觸感測板111-116的滾動裝置11就可以感測出接觸對象的位置是位于左側還是右側。
圖4是應用圖3A-3D所示的鼠標滾動裝置的鼠標的滾動信號發生器的示意圖。
如圖4所示，本發明的滾動信號發生器包括滾動裝置11的多個接觸感測板111-11n、多個接觸傳感器121-12n和滾動信號轉換器13。
上述多個接觸傳感器121-12n分別與滾動裝置的上述多個接觸感測板111-11n目連接。
因此，每個接觸傳感器121-12n(例如121)都響應接觸對象與對應的接觸感測板111接觸時產生的電阻或電容值產生一個感測信號。
滾動信號轉換器13將滾動裝置11的多個接觸傳感器121-12n輸出的多個感測信號結合到一起(combine)，從而得到接觸對象的接觸位置，即滾動方向的信息。
滾動信號轉換器13根據該信息產生用于滾動計算機屏幕的滾動信號。
例如，當滾動裝置11如圖3A所示排列、并且接觸對象與所有接觸感測板111-11n都沒有接觸從而所有抵觸傳感器121-12n都沒有輸出感測信號時，就判定沒有請求滾動操作，因此不產生滾動信號。
當每一個與位于滾動裝置11的上側或者是上側和下側的接觸感測板對應的多個接觸傳感器121-12n產生并輸出告知與接觸對象接觸的感測信號時，滾動信號轉換器13判定接觸對象與滾動裝置11的上側接觸，從而產生使計算機屏幕向上運動的滾動信號。
相反，當每一個位于滾動裝置11的下側的多個接觸傳感器121-123輸出告知與接觸對象接觸的感測信號時，滾動信號轉換器13判定接觸對象與滾動裝置11的下側接觸，從而產生使計算機屏幕向下運動的滾動信號。
另一可選方案是，為了使用另一感測方法實施現有的機械滾動裝置的操作，可以計算出感測到接觸區域的運動值，從而可以運動計算機屏幕。
采用同樣的方法產生使計算機屏幕向左或向右運動的滾動信號。
并且在本發明的上述內容中，滾動裝置僅僅具有多個接觸感測板，但是滾動裝置可以根據具體情況的要求具有多個接觸感測板和接觸傳感器。
以上所述是針對具有多個接觸感測板的鼠標滾動裝置和使用該滾動裝置的鼠標而言的。
除了前述的鼠標滾動裝置，還存在另一種使用多個光電感測器產生滾動信號的鼠標滾動裝置和另一種鼠標滾動裝置的鼠標。下面結合圖5A-5E和圖6對其詳細說明。
圖5A-5E是根據本發明的另一個實施例的鼠標滾動裝置示意圖。
具體來說，圖5A是面板21和光電感測部22的側視圖，圖5B-5E是表示面板21上多個孔洞211-216和光電感測部22的多個光電感測器221-226的幾種排列方式的示意圖。
請參閱圖5A，本發明的滾動裝置包括面板21和光電感測部22，其中面板21上提供有多個孔洞，光電感測部22與面板21平行相向對置，并且具有多個置于與面板21上的多個孔洞相對應位置的光電感測器221-22n。
由于鼠標是供人類使用的，因此基本上都是在讓人能夠辨別物體的有光環境下使用鼠標工作。
也就是說，當接觸對象與光電感測器所在的任何一個孔洞接觸時，光電感測器就不能接收到透過該孔洞的光線從而產生一個具有不足的電壓電平的第一信號。然而，當接觸對象沒有與光電感測器所在的任何一個孔接觸時，該光電感測器就能夠接收到透過該孔洞的光線，從而產生具有足電壓電平的第二信號。
因此，圖5A-5E所示的光電感測部22能夠提供接觸對象的接觸位置，即能夠提供與圖4A-4E所示的接觸傳感器121-12n類似的滾動方向信息。
這種情況下，面板21的孔洞和光電感測部22的光電感測器221-22n能夠按圖5B、5C、5D或5E所示的方式排列。
圖5B所示的排列方式能夠感測出接觸對象是位于上側還是下側。圖5C所示的排列方式即能夠感測出接觸對象是位于上側還是下側，也能夠感測出接觸對象的左右位置。圖5D所示的排列方式能夠方便地感測出接觸對象是位于上側還是下側，還能某種程度上同時感測出接觸對象的左右位置。圖5D所示的排列方式能夠感測出接觸對象是位于左側還是右側。
在這種情況下，光電感測器221-22n可以采用光電二極管或薄膜器件。
圖6是圖5A一5E所示的應用鼠標滾動裝置中鼠標的滾動信號發生器的示意圖，其中滾動信號發生器包括滾動裝置23和滾動信號轉換器24。
滾動裝置23的面板21具有多個孔洞并且安裝在鼠標的上表面以便于使用者的使用。光電感測部22的每一個光電感測器都與面板21平行相向并與面板21上的每一個孔洞一一對應放置，從而產生與每個對應孔洞的入射光量對應的電信號。
這樣滾動信號轉換器24由光電感測部22的多個光電感測器221-22n輸出的多個電信號得到接觸對象的接觸位置，即關于滾動方向的信息。滾動信號轉換器24根據該信息產生對應的用于滾動計算機屏幕的滾動信號。
圖7是本發明的采用鼠標滾動裝置的鼠標的示意圖。
如圖7所示，本發明的鼠標包括圖3所示的滾動裝置11，其置于鼠標的上表面；透鏡32，其置于鼠標的下表面；圖像傳感器33，其通過透鏡32獲得對象的圖像；半導體計算部34，其響應通過滾動裝置11產生的多個電阻或電容值產生相對應的滾動信號，并且通過圖像傳感器33獲得的接觸對象圖像計算并產生鼠標的運動值。
半導體計算部34包括多個接觸傳感器341，這些接觸傳感器341與滾動裝置11的多個接觸感測板111-11n連接并產生與這些接觸感測板111-11n的電阻或電容值相對應的電信號；滾動信號轉換器342，其響應多個接觸傳感器341的輸出信號產生相對應的滾動信號；運動計算器343，其通過比較圖像傳感器33提供的物體圖像計算出鼠標的運動值。
因此，半導體計算部34通過多個接觸傳感器341感測到與滾動裝置11接觸的接觸對象的接觸位置，并通過滾動信號轉換器342產生反映感測結果的滾動信號。
這里，半導體計算部34可以通過半導體器件實現。因此，可以將多個接觸傳感器341和滾動信號轉換器342帶來的生產成本和外形尺寸盡量減到最少。
如上所述，本發明利用多個接觸傳感器(每個接觸傳感器都具有一個接觸感測板)感測接觸對象的接觸位置，并產生與接觸位置對應的用于滾動計算機屏幕的滾動信號。
這里，接觸傳感器可以通過簡單的能夠感測到具有電容和電導元件的接觸對象與至少一個接觸感測板接觸的電路實現。因此，可以降低產品的生產成本并避免機構磨損導致的機械噪聲和故障。
還有，感測觸板的排列方式使其能夠感測到向上和向下的滾動，也能夠感測到向左和向右的滾動，因此提供更加多樣的滾動信號。這樣就能夠很好地利用鼠標滾動裝置。
此外，在滾動信號是由多個光電感測器產生的情況下，可以采用廉價的器件如薄膜器件作為光電感測器，用于感測接觸對象的接觸位置。因此可以降低產品的生產成本并避免機構磨損導致的機械噪聲和故障。
在上述的發明中，選擇鼠標作為人機界面裝置的實施例并將人機界面裝置的鼠標滾動裝置作為人機界面裝置的滾動裝置。
但是本發明基本概念毫無疑問還可以應用于鍵盤、無線傳感器、運動電話、數字照相機等等。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的結構及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其包括多個接觸感測板和接觸傳感器，并通過感測所述接觸感測板中至少一個接觸感測板的接觸位置和所述接觸位置的信息的變化以執行滾動操作，其中所述接觸感測板分別與所述接觸傳感器連接。
2.根據權利要求1所述的人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其中所述的接觸傳感器產生感測信號，以響應當接觸對象與對應的接觸感測板接觸時產生的電阻或電容值。
3.根據權利要求1所述的人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其中該些接觸感測板按照一個上下方向的直列排列。
4.根據權利要求1所述的人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其中該些接觸感測板以預定圖案上下左右方向排列。
5.根據權利要求1所述的人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其中該些接觸感測板按照一個左右方向的直行排列。
6.一種人機界面裝置，其特征在于其包括一個人機界面裝置的滾動裝置，該滾動裝置具有多個接觸感測板并通過感測所述接觸感測板中的至少一個接觸感測板的接觸位置和所述接觸位置的信息的變化以執行滾動操作；和一個接觸傳感器，其通過感測與所述接觸感測板中的至少一個接觸感測板的接觸，以提供具有接觸位置信息的感測信號，其中所述接觸感測板分別與接觸傳感器連接。
7.根據權利要求6所述的人機界面裝置，其特征在于其中該些接觸感測板按照一個上下方向的直列排列。
8.根據權利要求6所述的人機界面裝置，其特征在于其中該些接觸感測板以預定圖案上下左右排列。
9.根據權利要求6所述的人機界面裝置，其特征在于其中該些接觸感測板按照一個左右方向的直行排列。
10.根據權利要求6所述的人機界面裝置，其特征在于其中所述的感測信號是通過與所述接觸感測板接觸的接觸對象的電阻或電容值產生的。
11.根據權利要求6所述的人機界面裝置，其特征在于還包括滾動信號轉換器，用以產生滾動信號以響應所述接觸傳感器提供的感測信號。
12.根據權利要求6所述的人機界面裝置，其特征在于還包括運動計算器，用以在感測到運動時計算運動值，其中所述運動計算器和接觸傳感器是通過半導體器件實現的。
13.一種人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其包括多個孔洞和多個光電感測器，該些光電感測器被配置而具有一與該些孔洞相對應的圖案，該人機界面裝置的滾動裝置并通過感測到阻擋光線透過所述孔洞中的至少一個孔洞以改變接觸位置信息，并通過改變該接觸位置信息以執行滾動操作。
14.根據權利要求13所述的人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其中該些孔洞按照一個上下方向的直列排列。
15.根據權利要求13所述的人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其中該些孔洞以預定圖案上下左右排列。
16.根據權利要求13所述的人機界面裝置的滾動裝置，其特征在于其中該些孔洞按照一個左右方向的直行排列。
17.一種人機界面裝置，其特征在于其包括人機界面裝置的滾動裝置，該滾動裝置包括多個孔洞和多個光電感測器，該些光電感測器被配置而具有一與該些孔洞相對應的圖案，該滾動裝置并通過感測到阻擋光線透過所述孔洞中的至少一個孔洞以改變接觸位置信息，并通過改變該接觸位置信息以執行滾動操作。
18.根據權利要求17所述的人機界面裝置，其特征在于其中該些孔洞按照一個上下方向的直列排列。
19.根據權利要求17所述的人機界面裝置，其特征在于其中該些孔洞以預定圖案上下左右方向排列。
20.根據權利要求17所述的人機界面裝置，其特征在于其中該些孔洞按照一個左右方向的直行排列。
21.根據權利要求17所述的人機界面裝置，其特征在于其中所述的光電感測器每個都由光電二極管和薄膜中任意一種構成，光電感測器產生一信號，其值相對應入射光量。
22.根據權利要求17所述的人機界面裝置，其特征在于還包括滾動信號轉換器，用以產生滾動信號以響應提供給滾動裝置的感測信號。
23.根據權利要求22所述的人機界面裝置，其特征在于還包括運動計算器，用以在感測到運動時計算運動值，其中該運動計算器、接觸傳感器和滾動信號轉換器是通過半導體器件實現的。
全文摘要
本發明是有關于一種人機界面裝置的滾動裝置及使用該滾動裝置的人機界面裝置。該人機界面裝置的滾動裝置包括多個接觸感測板，并通過感測與這些接觸感測板中的至少一個接觸感測板的接觸執行滾動操作。因此可以避免機械磨損導致的機械噪聲和故障。還可以感測向上和向下滾動，也可感測向左和向右的滾動，因此提供了更為多樣化的滾動信息，這樣就可以更好地利用人機界面裝置的滾動裝置。
文檔編號G06F3/038GK1707413SQ20051007521
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月3日 優先權日2004年6月4日
發明者鄭德暎 申請人:艾勒博科技股份有限公司