CN100461079C - 具有电容式触控板作为输入接口的装置 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括一外壳、作为输入接口的一或多个电容式触控板嵌装在该外壳上、以及在该外壳内的一微处理器连接该一或多个电容式触控板，每一该一或多个电容式触控板响应碰触而产生一电容变化量，该微处理器从该电容变化量检测该碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间，据此产生对应于的输出，以提供按键、Z轴或卷轴信号。

Description

具有电容式触控板作为输入接口的装置

技术领域

本发明有关一种计算机系统的外围装置，特别是关于一种具有电容式触控板作为输入接口的装置。

背景技术

外围装置是计算机系统的重要配备，用来提供输出/输入功能或扩展计算机系统的功能。键盘及鼠标已经成为一个计算机系统最基本的外围装置。作为一种人机的接口，键盘及鼠标不断地被改良，以求更小的体积、更轻的重量及更低廉的成本提供更多的功能及更高的便利性给使用者。

传统的鼠标具有两个、三个或更多的按键，响应点击而产生按键信号提供给系统主机。改良的鼠标则增加利用机构滚轮为主体的Z轴机构，响应滚轮的滚动而产生Z轴信号，提供视窗的卷动控制及卷动的加速控制。在Z轴机构中，当使用者滚动滚轮时，产生数字或模拟的信号，利用微处理器检测该信号的变化，以判断Z轴机构的移动方向及移动量。更进一步的改良将Z轴机构的滚轮连结一额外的按压开关，使按压滚轮产生一新增的控制信号，例如表示持续的视窗卷动。

图1是常规的鼠标10的示意图，包括按键12及14与滚轮13装设在按键12及14之间。常规的鼠标Z轴机构依照滚轮13产生数字或模拟信号的方式分为机械式及光学式的滚轮机构。机械式的数字Z轴机构在机构滚轮的轴心利用多边形的构造与一解码器结合，滚轮在前、后滚动时带动解码器内的金属开关，产生1或0的数字信号，以供判断Z轴机构的变化，例如参考美国专利第6,285,355号。然而，使用机械式的Z轴机构因为滚轮及滚轴的磨损造成滚轮的转动不良，而且解码器内的金属开关经过长时间的使用后接触不良或弹跳现象恶化，使得信号的判断易生错误。滚轮机构需要占用大的空间，不利于鼠标的机构设计，使得应用受到局限。一组滚轮机构仅提供一个方向的滚动，若需要增加另一个方向的滚动，则必须增加另一组滚轮机构，造成占用空间及成本的增加。另一方面，光学式的数字滚轮机构包括滚轮及一对彼此对准的光学发射器及接收器，滚轮上具有交替排列的透光区及遮光区，透光区可让光线通过，遮光区则遮蔽光线。当使用者滚动滚轮时，从发射器发射的光线通过透光区或被遮光区遮蔽，因而使接收器产生1或0的数字信号，以供判断滚轮的变化，例如参考美国专利第6,344,643号。若滚轮的定位不良，将使接收器的信号跳动，造成对滚轮机构的误判。发射器及接收器必须持续地被点亮造成高消耗功率，且在长时间的使用后也会造成耗损，导致光学信号电平的偏差。在制造光学式的滚轮机构时，还需要调整发射器的限流电阻以及各零组件之间的光学定位，造成制造的时间增加。同样地，光学式的滚轮机构需要占用大的空间，使得机构设计及应用受到限制。而且一组滚轮机构只能提供一个方向的滚动，若需要增加另一个方向的滚动，则必须增加另一组滚轮机构，造成占用空间及成本的增加。在模拟式的滚轮机构中，其结构与操作原理亦大致相同，只是产生的滚动信号为模拟信号，而非数字信号。由于运用相同的结构与操作原理，因此其缺点亦和数字式的滚轮机构相同。

此外，常规的鼠标的按键及机构滚轮需要使用者的手指施力，长时间使用容易造成使用者手指的疲劳，甚至伤害。特别是在儿童使用的小型鼠标的应用上，滚轮机构不利于鼠标的小型化，对按键及机构滚轮的施力需求不利于儿童使用，而为减少按键所需按压的力量，必须有大的按键机构以提供足够的力臂，亦不利于鼠标的小型化。

卷轴机构也被应用在键盘上。图2是一个常规的键盘16的示意图，除了按键以外，也包含一个轨迹球18。当滚动轨迹球18时，便产生数字或模拟信号以提供视窗的卷动控制。由于此类卷轴控制装置运用的结构与操作原理和前述的鼠标的滚轮机构相同，因此其缺点亦相同。

虽然在常规的鼠标及键盘上的Z轴及卷轴装置已经有许多改良的方案，但是其运用的机构与操作原理仍未脱离前述既有的方式，因而从其而产生的缺点还是无法免除。因此，需要一种具有新的输入接口的鼠标、键盘或其他的计算机外围装置。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种使用电容式触控板作为输入接口的装置，以增加其使用寿命。

本发明的目的之一，亦在于提出一种使用电容式触控板作为输入接口的装置，以缩减其体积。

本发明的目的之一，另在于提出一种使用电容式触控板作为输入接口的装置，以降低其成本。

本发明的目的之一，又在于提出一种使用电容式触控板作为输入接口的装置，以降低其消耗功率。

本发明的目的之一，还在于提出一种使用电容式触控板作为输入接口的装置，以提高其制造的合格率。

本发明的目的之一，又在于提出一种使用电容式触控板作为输入接口的装置，以缩短其制造的时间。

本发明的目的之一，还在于提出一种使用电容式触控板作为输入接口的装置，以减少使用者的手指施力。

根据本发明，一种装置包括作为输入接口的一或多个电容式触控板嵌装在该外壳上、以及在该外壳内的一微处理器连接该一或多个电容式触控板，每一该一或多个电容式触控板响应碰触而产生一电容变化量，该微处理器从该电容变化量检测该碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间，据此以产生对应于的输出作为按键、Z轴或卷轴信号。该Z轴或卷轴信号提供在视窗上的卷动控制功能以及使该视窗加速卷动的功能。

附图说明

对于本领域技术人员而言，从以下所作的详细叙述配合附图，本发明将能够更清楚地被了解，其上述及其他目的及优点将会变得更明显，其中：

图1是常规的鼠标的示意图；

图2是常规的键盘的示意图；

图3是根据本发明的鼠标的第一实施例的示意图；

图4是根据本发明的鼠标的第二实施例的示意图；

图5是根据本发明的鼠标的第三实施例的示意图；

图6是根据本发明的鼠标的各实施例的功能方块图；

图7是根据本发明的鼠标的各实施例的机构示意图；

图8是根据本发明的键盘的第一实施例的示意图；以及

图9是根据本发明的键盘的第二实施例的示意图。

图号

10 鼠标；        12 按键；         13 滚轮；         14 按键；

16 键盘；        18 轨迹球；       20 鼠标；         21 外壳；

22 左键；        23 齿状结构；     24 右键；         26 ZY轴；

28 ZX轴；        30 鼠标；         31 外壳；         32 左键；

33 中间键；      34 右键；         40 鼠标；         41 外壳；

42 左键区；      44 右键区；       46 ZY轴区；       48 ZX轴区；

49 电容式触控板；50 电容式触控板； 52 微处理器；

60 鼠标；        62 电容式触控板； 63 齿状结构；

64 外壳；        66 微处理器芯片； 70 键盘；         71 外壳；

72 一般按键区；  74 数字键区；     76 垂直卷轴；

78 水平卷轴；    80 键盘；         81 外壳；         82 一般按键区；

83 齿纹图案；    84 数字键区；     85 按键图案；     86 垂直卷轴；

87 按键图案；    88 水平卷轴；     89 电容式触控板；

具体实施方式

图3是本发明应用在鼠标上的第一实施例的示意图，在鼠标20的外壳21上，介于左键22及右键24之间，嵌装在垂直方向上延伸及在水平方向上延伸的电容式触控板作为ZY轴26及ZX轴28。在不同的实施例中，此Z轴机构26及28可以嵌装在外壳21的其他位置上。左键22及右键24的功能与一般的鼠标相同，且使用按键开关机构。在一较佳实施例中，ZY轴26提供视窗在垂直方向上的卷动控制功能，ZX轴28提供视窗在水平方向上的卷动控制功能，且在二者的表面上形成均匀的起伏或等间距的齿状结构23，让使用者的手指在其上滑动时产生触感，亦可藉以方便控制视窗在垂直或水平方向上的卷动距离。在不同的实施例中，此齿状结构23可以采用不同或变化的齿距，以提供不同的控制功能。运用一般的电容式触控板的原理，当使用者的手指在ZY轴26或ZX轴28上滑动时，其产生的电容变化量可以用来检测出手指的位移量、位移速度及相对位置，因而产生对应于的Z轴信号。这些Z轴信号被用来提供视窗在垂直及水平方向上的卷动控制功能时，手指的移动方向及移动量可以用来决定视窗卷动的方向及卷动量，而手指的移动速度变化可以用来决定视窗卷动的加速大小。在不同的实施例中，利用手指在ZY轴26或ZX轴28上的持续、断续碰触时间变化，例如快速点击两下，可以产生一个额外的按压开关信号，提供一个功能键或热键。

图4是本发明应用在鼠标上的第二实施例的示意图，在鼠标30的外壳31上，嵌装三个独立的电容式触控板分别作为左键32、中间键33及右键34之间。在不同的实施例中，亦可使用一个电容式触控板，在其上的不同区域定义出三个或更多的按键。在一较佳实施例中，每一按键32、33或34的点击是由手指在其上的持续、断续碰触时间变化来决定，例如在按键32或34上的两次碰触的时间间隔在预先决定的上限及下限之间者，表示对该按键的一次点击，对按键33的快速碰触两下表示对该按键的一次点击，藉此可以产生对应的按键信号。中间键33可以用来定义一个功能键或热键。

图5是本发明应用在鼠标上的第三实施例的示意图，在鼠标40的外壳41上，嵌装一块电容式触控板49，其上印制有图案将其分为左键区42与右键区44、以及介于其间的ZY轴区46及ZX轴区48，其表面上印上微微凸起的齿纹43。左键区42与右键区44的功能及操作如同图4鼠标30的左键32及右键34。ZY轴区46在垂直方向上延伸，ZX轴区48在水平方向上延伸，二者的功能及操作如同图3鼠标20的ZY轴26及ZX轴28。

图6是一个功能方块图的实施例，用来执行上述以电容式触控板作为鼠标的输入接口的按键或Z轴的操作。电容式触控板50表示任何一个上述以电容式触控板提供的按键或Z轴，响应手指在其上的碰触产生一电容变化量信号Si，经微处理器52检测该碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间，产生对应于的输出S0作为按键或Z轴信号。当电容式触控板50提供按键功能时，仅需检测碰触之有无及其碰触的时间变化，当电容式触控板50提供Z轴功能时，仅需检测在一维方向上的碰触变化，二者皆比一般的电容式触控板的检测简单，因此其使用的硬件及软件都比一般的电容式触控板简化，成本也较低。由于不使用光学感测，因此以电容式触控板作为输入接口的鼠标的消耗功率极低。

图7是本发明的机构实施例的示意图，在鼠标60中，电容式触控板62嵌装在外壳64上，微处理器芯片66安装在电容式触控板62的背面上，在电容式触控板62的Z轴机构上具有齿状结构63。电容式触控板62可以使用各种已知或改良的电容式触控板技术。由于电容式触控板62本身的结构仅有约一片印刷电路板(PCB)的厚度，因此可以使鼠标60缩减至极小、极薄。此外，只要很小的面积即可提供多个按键及Z轴。而且电容式触控板不因长时间使用而耗损，使用寿命甚长，在使用上亦不必施力。如果在电容式触控板的表面上形成齿状结构，可以增加手指的触感及帮助卷动距离的控制，若使电容式触控板的表面保持平滑，则其平滑的表面有助于使用者的手指更轻易地滑动。再者，本发明的鼠标不需要另外制作例如机构滚轮的模具，也不需要昂贵的机械或光学零件，因此成本低廉。在制程上，也不必如常规光学式或机械式的Z轴机构调整限流电阻及定位校准，使得鼠标的制造变得简单，因此生产时间缩短、合格率提高。轻、薄、短、小、以及不费力，使得本发明的鼠标更适合小型化的应用，特别是儿童使用的鼠标。

图8是本发明应用在键盘上的第一实施例的示意图，在键盘70的外壳71上，在一般按键区72及数字键区74以外，更嵌装一个在垂直方向上延伸及在水平方向上延伸的电容式触控板作为垂直卷轴76及水平卷轴78，其表面上形成齿状结构73。垂直及水平卷轴76及78提供视窗在垂直及水平方向上的卷动控制功能，其运用的原理和前述的实施例相同。在不同的实施例中，利用手指在垂直或水平卷轴76及78上的持续、断续碰触时间变化，例如快速点击两下，可以产生一个额外的按压开关信号，提供一个功能键或热键。图9是本发明应用在键盘上的第二实施例的示意图，在键盘80的外壳81上，在一般按键区82及数字键区84以外，更嵌装一块电容式触控板89，其上印制有图案定义垂直及水平卷轴86及88，二者的表面上有齿纹图案83，另外的按键图案85及87可以充作鼠标的左键及右键或提供额外的热键功能。同样地，在键盘上以电容式触控板作为卷轴及按键的输入接口，具有的优点包括所需的空间很小、使用寿命长、消耗功率低、成本低廉、制造容易、制造合格率高、制造时间短、使用上不费力等。

以上对于本发明之较佳实施例所作的叙述为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所公开的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而进行修改或变化是可能的，实施例为解说本发明的原理以及让本领域技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想由以下的权利要求及其等效物来决定。

Claims (52)

1.一种装置，包括：

一鼠标外壳；

一电容式触控板嵌装在该外壳上，响应一碰触而产生一电容变化量；以及

一微处理器在该外壳内，连接该电容式触控板，利用该电容变化量产生一Z轴信号，

其中，所述装置还包括一齿状结构在该电容式触控板上。

2.如权利要求1所述的装置，其中该Z轴信号对应于该碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间。

3.如权利要求1所述的装置，其中该Z轴信号对应于在一视窗上的卷动。

4.如权利要求1所述的装置，其中该Z轴信号对应于在一视窗上的加速卷动。

5.如权利要求1所述的装置，其中该Z轴信号对应于一按压开关。

6.如权利要求5所述的装置，其中该按压开关定义一热键。

7.一种装置，包括：

一鼠标外壳；

一第一电容式触控板嵌装在该外壳上，响应一第一碰触而产生一第一电容变化量；

一第二电容式触控板嵌装在该外壳上，响应一第二碰触而产生一第二电容变化量；以及

一微处理器在该外壳内，连接该第一及第二电容式触控板，利用该第一电容变化量产生一第一Z轴信号，以及该第二电容变化量产生一第二Z轴信号，

其中，在该第一电容式触控板和该第二电容式触控板中的至少一个上还包括一齿状结构。

8.如权利要求7所述的装置，其中该第一Z轴信号对应于该第一碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间，该第二Z轴信号对应于该第二碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间。

9.如权利要求7所述的装置，其中该第一Z轴信号对应于在一视窗上在第一方向上的卷动，该第二Z轴信号对应于在该视窗上在第二方向上的卷动。

10.如权利要求9所述的装置，其中该第一及第二方向分别为该视窗的垂直及水平方向。

11.如权利要求7所述的装置，其中该第一Z轴信号对应于在一视窗上在第一方向上的加速卷动，该第二Z轴信号对应于在该视窗上在第二方向上的加速卷动。

12.如权利要求11所述的鼠标，其中该第一及第二方向分别为该视窗的垂直及水平方向。

13.如权利要求7所述的装置，其中该第一Z轴信号对应于一按压开关。

14.如权利要求13所述的装置，其中该按压开关定义一热键。

15.如权利要求7所述的装置，其中该第二Z轴信号对应于一按压开关。

16.如权利要求15所述的装置，其中该按压开关定义一热键。

17.一种装置，包括：

一键盘外壳；

一电容式触控板嵌装在该外壳上，响应一碰触而产生一电容变化量；以及

一微处理器在该外壳内，连接该电容式触控板，利用该电容变化量产生一卷轴信号，

其中，所述装置还包括一齿状结构在该电容式触控板上。

18.如权利要求17所述的装置，其中该卷轴信号对应于该碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间。

19.如权利要求17所述的装置，其中该卷轴信号对应于在一视窗上的卷动。

20.如权利要求17所述的装置，其中该卷轴信号对应于在一视窗上的加速卷动。

21.如权利要求17所述的装置，其中该卷轴信号对应于一按压开关。

22.如权利要求21所述的装置，其中该按压开关定义一热键。

23.一种装置，包括：

一键盘外壳；

一第一电容式触控板嵌装在该外壳上，响应一第一碰触而产生一第一电容变化量；

一第二电容式触控板嵌装在该外壳上，响应一第二碰触而产生一第二电容变化量；以及

一微处理器在该外壳内，连接该第一及第二电容式触控板，利用该第一电容变化量产生一垂直卷轴信号，以及该第二电容变化量产生一水平卷轴信号，

其中，在该第一电容式触控板和该第二电容式触控板中的至少一个上还包括一齿状结构。

24.如权利要求23所述的装置，其中该垂直卷轴信号对应于该第一碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间，该水平卷轴信号对应于该第二碰触的位移量、位移速度、相对位置、或持续、断续时间。

25.如权利要求23所述的装置，其中该垂直卷轴信号对应于在一视窗上在垂直方向上的卷动，该水平卷轴信号对应于在该视窗上在水平方向上的卷动。

26.如权利要求23所述的装置，其中该垂直卷轴信号对应于在一视窗上在垂直方向上的加速卷动，该水平卷轴信号对应于在该视窗上在水平方向上的加速卷动。

27.如权利要求23所述的装置，其中该垂直卷轴信号对应于一按压开关。

28.如权利要求24所述的装置，其中该按压开关定义一热键。

29.如权利要求23所述的装置，其中该水平卷轴信号对应于一按压开关。

30.如权利要求29所述的装置，其中该按压开关定义一热键。

31.一种装置，包括：

一鼠标外壳；

一第一电容式触控板嵌装在该外壳上，响应一第一碰触而产生一第一电容变化量；

一第二电容式触控板嵌装在该外壳上，响应一第二碰触而产生一第二电容变化量；

一微处理器在该外壳内，连接该第一及第二电容式触控板，利用该第一电容变化量产生一第一按键信号，以及利用该第二电容变化量产生一第二按键信号；以及

一第三电容式触控板介于该第一及第二电容式触控板之间，响应一第三碰触而产生一第三电容变化量，经该微处理器利用产生一第三按键信号作为该鼠标的中间键，

其中，所述装置还包括一齿状结构在该第三电容式触控板上。

32.如权利要求31所述的装置，其中该第一电容式触控板作为该鼠标的左键，该第二电容式触控板作为该鼠标的右键。

33.如权利要求31所述的装置，其中该中间键定义一热键。

34.一种装置，包括：

一鼠标外壳；

一电容式触控板嵌装在该外壳上，该电容式触控板上有一或多个图案，每一图案定义一按键或Z轴机构，响应一碰触而产生一电容变化量；以及

一微处理器在该外壳内，连接该电容式触控板，利用该电容变化量产生按键或Z轴信号，

其中，所述装置还包括一齿状结构在该Z轴图案上。

35.如权利要求34所述的装置，其中该一或多个图案包括该鼠标的左键及右键。

36.如权利要求35所述的装置，其中该一或多个图案还包括该鼠标的中间键。

37.如权利要求36所述的装置，其中该中间键定义一热键。

38.如权利要求34所述的装置，其中该一或多个图案包括该鼠标的Z轴。

39.如权利要求38所述的装置，其中该Z轴信号对应于在一视窗上的卷动。

40.如权利要求38所述的装置，其中该Z轴信号对应于在一视窗上的加速卷动。

41.一种装置，包括：

一键盘外壳；

一电容式触控板嵌装在该外壳上，该电容式触控板上有一或多个图案，每一图案定义一卷轴机构，响应一碰触而产生一电容变化量；以及

一微处理器在该外壳内，连接该电容式触控板，利用该电容变化量产生卷轴信号，

其中，所述装置还包括一齿状结构在该卷轴图案上。

42.如权利要求41所述的装置，其中该一或多个图案还包括一鼠标的左键及右键。

43.如权利要求42所述的装置，其中该一或多个图案还包括该鼠标的中间键。

44.如权利要求41所述的装置，其中该一或多个图案还包括一或多个热键。

45.如权利要求41所述的装置，其中该卷轴信号对应于在一视窗上的卷动。

46.如权利要求41所述的装置，其中该卷轴信号对应于在一视窗上的加速卷动。

47.一种装置，包括：

一外壳；

一电容式触控板嵌装在该外壳上，以充作该装置的输入接口；以及

一微处理器在该外壳内，连接该电容式触控板，从该电容式触控板的电容变化量产生一Z轴信号，

其中，所述装置还包括一齿状结构在该电容式触控板上。

48.如权利要求47所述的装置，其中该Z轴信号对应于在一视窗上在垂直方向上的卷动。

49.如权利要求47所述的装置，其中该Z轴信号对应于在一视窗上在水平方向上的卷动。

50.如权利要求47所述的装置，其中该Z轴信号对应于在一视窗上在垂直方向上的加速卷动。

51.如权利要求47所述的装置，其中该Z轴信号对应于在一视窗上在水平方向上的加速卷动。

52.如权利要求47所述的装置，其中该微处理器更从该电容式触控板的电容变化量产生一按键信号。

Images