CN101510130A - 依据作用方向调整操作模式的输入装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种依据作用方向调整操作模式的输入装置，包括：一位移感测模块、一作用方向控制单元、一微控制单元及一传输模块。位移感测模块利用输入装置发出光源照射到反射面以获得反射影像，并根据反射影像变化以感测输入装置的移动距离及移动方向；作用方向控制单元用于提供位移感测模块的作用方向；微控制单元根据位移感测单元的作用方向转换位移感测模块所感测的移动方向；传输模块则传输输入装置的移动距离与经转换的移动方向到主机端，以控制主机端的指针移动。

Description

依据作用方向调整操作模式的输入装置及其方法

技术领域

本发明是关于一种依据作用方向调整操作模式的输入装置，尤其是一种可在不同作用方向操作的输入装置。

背景技术

一般具有光学感应模块的输入装置，例如鼠标，只能放置桌面等平面物体移动操作。在移动过程中，由光学感应模块撷取反射光的光影后，而藉此计算鼠标的位移与方向。

然而，由于光学鼠标必须在桌面上操作的特性，使得其应用上受到了阻碍举例来说，在演讲活动中，为了让观众能够清楚了解演讲内容，一般都会以演内容配合投影影像，并利用鼠标等工具操作投影影像的播放。但为了让观众均

清楚看到演讲者，一般都不会设置有演讲桌，以避免遮挡演讲者。只是，演讲缺乏可供操作鼠标的桌面，难以进行复杂的操作工作(例如示范操作应用程序而势必要将操作工作交给其它工作人员来进行。此时，工作人员与演讲者之间

默契必须十分良好，否则很容易会有演讲内容与投影影像不连贯的情况。虽然

讲者可借着遥控器等工具进行简单操作，但是面临复杂的操作需求时，还是必使用能够执行复杂操作的工具。为此，产生了让演讲者自行在空中操作光学鼠

等类似输入工具的需求。

然而，若直接把光学鼠标手持在半空中欲进行操作时，则由于光学鼠标与

反射光线的地面距离过远而无法作用。若考虑到光学鼠标与地面距离过远而无

作用的问题而翻转光学鼠标，使光感应模块与光源作用方向均被翻转朝上后，

以手指取代桌面或地面作为反射光线的反射面。然而，在翻转光学鼠标直接握

在手中使用时，手指操作方向与屏幕上的指针移动方向不相符，仍然无法顺利作。若设计专为在空中操作的光学鼠标，虽然能够顺利操作，但是使用者却必

同时购买两种光学鼠标，不但携带不方便，又会增加使用者的负担。

随着在各种工作或报告的场合中，越来越常有需要操作者随身、不定点地控输入装置的情形，此时，一个能够提供使用者在定点置物面(如桌面)上与

持在空中都能自由操作输入装置的改良的重要性，也就越发明显，因此应针对

项需求提出一种在空中也可顺利操作的改善方案。

发明内容

本发明的目的，是为了提供一种依据作用方向调整操作模式的输入装置，

入装置根据被操作时的作用方向的改变，而相对调整操作模式，使输入装置可

意放置在置物面上或悬在空中使用。

为了达到上述目的，根据本发明的一种实施方案，提供一种依据作用方向

整操作模式的输入装置，包括：一位移感测模块、一作用方向控制单元一微控单元及一传输模块。位移感测模块利用输入装置发出一光源照射到一反射面以

得反射影像，并根据反射影像的变化以感测输入装置的移动距离及移动方向；

用方向控制单元用以提供位移感测模块的作用方向；微控制单元用以根据作用

向控制单元所提供的作用方向转换该位移感测模块所感测的移动方向；传输模

传输输入装置的移动距离及经转换的移动方向到主机端，以控制主机端的指针

动。

为了达成上述目的，根据本发明的一种实施方案，再提供一种依据作用方

调整操作模式的输入装置控制方法，包括下列步骤：自输入装置发射一光源到反射面，产生反射影像；再根据反射影像的变化感测输入装置的移动距离及移

方向；接着提供输入装置的作用方向；再根据输入装置的作用方向转换位移感

模块感测到的移动方向；最后，传送移动距离及经转换的移动方向到一主机端

以控制主机端的指针移动。

根据本发明的技术手段，可达到运用一个位移感测模块与其所包含的一个

源模块，即能在不同作用方向顺利操作输入装置的效果，并可节省输入装置中

置感测电路的空间，相对地亦同时降低输入装置制造成本及其整体的耗电量。

为使本发明更加容易理解，下面将结合附图进一步阐述本发明不同的具体

施例。

附图说明

图1：本发明所提供一种依据作用方向调整操作模式的输入装置实施例的方块

图2A：本发明所提供另一种依据作用方向调整操作模式的输入装置实施例的

块图(感测手段)；

图2B：本发明所提供一种对应图2A所示实施例的输入装置示意图(感测手段

图3A-图3C：本发明所提供一种依据作用方向调整操作模式的输入装置摆置状及移动方向示意图；

图4A：本发明所提供再一种依据作用方向调整操作模式的输入装置实施例的块图(切换手段)；

图4B：本发明所提供一种对应图4A所示实施例的输入装置的示意图(切换手段

图5：本发明所提供一种手指操作输入装置的示意图；及

图6：本发明所提供一种依据作用方向调整操作模式的输入装置控制方法实施例的流程图。

具体实施方式

本发明是提供一种依据作用方向调整操作模式的输入装置，藉由辨识含有光源的位移感测模块的作用方向，以达到由同一位移感测模块，使输入装置在置物平面上及空中等不同作用方向时能够相对改变操作模式(如：操作方向与指标移动方向间的关系)，而皆可感测输入装置的移动，并正确控制主机端指针移动的效果。

本发明所述的作用方向，是指输入装置中，可能含有光源的位移感测模块射出光源到反射面的方向，其包括输入装置位在反射面的上，含有光源的位移感测模块向下方射出光源及感测反射影像，此时输入装置的作用方向是为朝下，例如一般将光学鼠标放置在桌面上操作时的方向；还包括输入装置位在反射面的下，含有光源的位移感测模块向上方射出光源并感测反射影像，则输入装置的作用方向是为朝上，例如将光学鼠标翻转而以手指操作时的方向。为了提供更详尽的说明与解释，以下

配合图式进行解说，以便更为明确而清楚地揭露本发明所使用的技术及手段。

图1是为本发明所提供的一种依据作用方向调整操作模式的输入装置实施例的方块图，输入装置10中包括有一作用方向控制单元100、一微控制单元102、一位移感测模块104及一传输模块106，位移感测模块104中更包括一光源模块1040。

位移感测模块104中的光源模块1040自输入装置10中射出光源到反射面20以产生反射影像，并由位移感测模块104感测撷取；随着输入装置10的移动，位移感测模块104持续感测反射影像，并且根据反射影像的变化计算出输入装置10的移动距离和移动方向。以光学输入装置中的光学感测模块为例，即可以发光二极管(LED)射出红光到反射面20，并由光学感测模块中的图像感应器(如CMOS)扫描撷取多个反射影像，以获知输入装置10的移动距离和方向；若光学感测模块中还包括数字讯号处理器(DSP)，则更可利用处理器根据所获知的移动距离和方向进行分析运算，以得知输入装置10的移动与主机端的指针位移量Δx与Δy的对应关系，并据此产生控制主机端指针移动的二维坐标(x，y)。

作用方向控制单元100用于提供位移感测模块104的作用方向。微控制单元102根据所述的作用方向，判断是否转换位移感测模块104感测到的移动方向，并且根据判断的结果，

根据移动距离及移动方向所产生的二维坐标转换为反向二维坐标。传输模块106(如射频(RF)传输模块)透过天线传送移动距离以及原移动方向或经转换的移动方向，也就是传输二维坐标或反向二维坐标到主机端(图未示)，以便控制主机端(如计算机主机)上的指针移动。

控制主机端指针移动的二维坐标(x，y)，除了可由具有数字讯号处理器的位移感测模块104运算产生之外，亦可由微控制单元102接收位移感测模块104所传送的移动距离及移动方向后，加以计算而得。

如此一来，使得输入装置10可依据位移感测模块104的作用方向，将位移感测模块104所感测及输出的移动方向进行相对应的转换，让输入装置10依据不同的作用方向调整其操作模式，并且可使主机端的指针移动方向保持相同而正确。

以光学鼠标为例，当其作用方向是如习知放置在桌面上操作时，鼠标移动的方向及距离会与主机端的指针移动方向及位移量相符，微控制单元102可直接将移动距离及未经转换的移动方向交由传输模块106传送；但当光学鼠标被翻转后，持握在手中以手指操作时，位移感测模块104判断出的输入装置10移动方向与手指操作方向相反，使得主机端指针也和手指操作呈现相反方向的移动，因而在此种作用方向下，应将位移感测模块104所感测的移动方向转换，使得经转换过的移动方向传输到主机端时，指针受其控制而移动的方向，能与手指的操作方向相符。上述移动方向之间关系的进一步说明请参阅图3A到图3C的说明。

为了使阅读者更明确得知本发明的技术手段，接下来提供一更具体的实施手段的图式与说明。图2A是为本发明所提供的另一种依据作用方向调整操作模式的输入装置实施例的方块图，本实施例中的输入装置以一光学鼠标10a为例，包括一微控制单元102、一位移感测模块104及一传输模块106，其中，作用方向控制单元100是为一重力感测单元100a。

重力感测单元100a感测输入装置10a中位移感测模块104的作用方向时，其手段可利用重力加速度计(G sensor)、钢珠受重力影响的滚动状态或水银受重力影响的流动状态来判断。由于重力加速度计可简单地利用重力加速度的变化，进一步感测出输入装置10a属于左右方向、或前后方向的翻转，进而提供输入装置10a的作用方向，故重力感测单元100a的感测手段优选为重力加速度计。

具体来说，重力加速度计用于侦测物体在动作的状态下，三维空间中三轴(x，y，z)的重力加速度(G力)，而藉此计算出物体的运动状态及位置。因此，随着在桌面上或空中操作鼠标10a的变换时，可透过重力加速度计感测鼠标10a是否进行翻面转动的动作。例如：若以在桌面上操作为初始状态，由于重力加速度计未测得在桌面上的鼠标10a有翻转，故判断鼠标10a是处于一正向水平的摆置状态，即鼠标10a的作用方向是为位移感测模块104及其光源模块1040朝下面对反射面20。若鼠标10a经翻转后，重力加速度计测得鼠标10a的位置和旋转角度有变化，而产生重力加速度，因此当鼠标10a经左右方向、或前后方向翻转，变成朝上水平放置时，即测得其摆置状态为一左右相反的反向水平或一前后相反的反向水平，鼠标10a的作用方向即为朝上面对反射面20，且与正向水平时左右相反或前后相反。

重力加速度计每次分别感测鼠标10a翻转所产生的重力加速度变化，并因此得知鼠标10a的作用方向，并产生对应的控制讯号，例如：鼠标10a的作用方向为朝下面对反射面20时，产生控制讯号为“00”；反的，鼠标10a的作用方向为左右相反朝上面对反射面20时，产生控制讯号为“10”，以及前后相反朝上面对反射面20时，产生控制讯号为“01”。

在图3A到图3C分别表示以鼠标10a为例的输入装置10摆置状态，以及不同摆置状态下，鼠标10a被操作时相对应的移动方向。微控制单元102接收代表作用方向的控制讯号，并据以判断是否要转换位移感测模块104所传送的移动方向。如图3A的示意图所示，重力加速度计侦测出鼠标10a是为正向水平状态，因此产生对应的控制讯号“00”，微控制单元102接收到此讯号时，即判断不需转换二维坐标(x，y)，因此将二维坐标(x，y)直接传送到传输模块106，再以操作讯号的形式传送到主机端。

反的，若重力加速度计侦测出鼠标10a经翻转后是位于一反向水平状态，如图3B或图3C所示的作用方向，产生对应的控制讯号如：“10”，微控制单元102接收移动距离、方向及控制讯号“10”后，根据控制讯号的指示，将根据移动距离及方向所产生的二维坐标(x，y)转换为一反向二维坐标(x，-y)，再由传输模块106传输到主机端；或于控制讯号为“01”时，

二维坐标(x，y)转换为另一反向二维坐标(-x，y)。

上述转换二维坐标为反向二维坐标的理由在于，当鼠标10a经翻转后，位移感测模块104及其光源模块1040是背对于原来的反射面20(如桌面200)，此时可利用其它类型的反射面20反射出影像，例如鼠标10a操作者的手指，让操作者以手指的移动仿真鼠标10a放置桌面200上移动所产生的距离和方向移动变化；但由于用手指移动来操作鼠标10a的惯用方向，与鼠标10a在桌面200上移动的方向正好相反，造成鼠标10a翻转后以手指控制鼠标10a移动的方向，会与主机端的指针移动方向相反，因此必须将位移感测模块104从手指上感应到的反射影像所产生的二维坐标(x，y)加以转换，让显示在主机端的指针移动方向，与鼠标10a放置在桌面200上操作时的方向相同。

请参阅图3A，当鼠标10a以一般方式操作，即正向水平摆置，位移感测模块104及光源模块1040面对桌面200时，鼠标10a若往前d1或往右d2移动，则主机端上的指针也会依据所接收的二维坐标(x，y)往前或往右移动；但当鼠标10a从图3A的状态经左右翻转后，摆置状态如图3B图所示，处于左右相反的反向水平状态时，以手指往前推动，鼠标10a相对应的移动方向实际上是往后d3移动，因此在没有转换二维坐标的情形下，主机端的指针反而呈现向下移动的状态，因此，在鼠标10a左右翻转而呈现反向水平时，应该

二维坐标(x，y)中，用来控制主机端指针上下移动的坐标的值，转换为其相反数，在本实施例中即是指

二维坐标(x，y)转换为(x，-y)，才能使得主机端的指针跟随操作者操作的习惯产生正确的移动。

类似的情形也发生在鼠标10a从图3A状态经前后翻转而改变如图3C所示状态，处于前后相反的反向水平状态时，以手指往右推动时，鼠标10a实际上是往左d4移动，而使得主机端指针的移动发生左右相反的情形。为了使指标移动的结果与手指操作的习惯相符，此时应由微控制单元102

二维坐标(x，y)中控制主机端指针左右移动的坐标值转换，变成反向二维坐标(-x，y)。

根据上述实施方式，即可透过重力加速度计感测鼠标10a的翻转，得知鼠标10a作用方向，并且产生与作用方向相对应的控制讯号，使微控制单元102得根据控制讯号所接收到的二维坐标执行转换坐标数值的作业，让鼠标10a无论放置在桌面200上操作、或翻转后以手指替代桌面200操作，都能在主机端产生正确的指针移动结果，使鼠标10a仅利用单一位移感测模块104就可实现在不同作用方向正确操作鼠标10a的功效。

上述的重力感测单元100a除了可为侦测物体移动的加速度的重力加速度计之外，亦可以采用水银开关作为侦测鼠标10a翻转的手段，水银开关系在一容置空间中容置微量液态水银及电极的两极，并且让水银随地心引力流往容置空间的低处，当水银因引力流往具有电极的一端时，因为同时触及两极而使回路闭合通电；反的，当水银流往另一端而不触碰电极时，回路无法接通而形成断路。因此，可设计使鼠标10a的作用方向为正向水平时，水银开关的回路皆形成断路；当鼠标10a翻转后回路闭合，水银开关产生控制讯号，微控制单元102再根据控制讯号

二维坐标进行转换，如此即可使操作者以手指操作鼠标10a时，输入调整过的坐标值到主机端，产生与操作未翻转的鼠标10a相同的输入结果。

图4A是为本发明所提供的另一种依据作用方向调整操作模式的输入装置实施例的方块图，并请参照图4B的示意图。本实施例中的输入装置10仍以一鼠标10b为例，包括一微控制单元102、一位移感测模块104及传输模块106，其中，作用方向控制单元100于本实施例中是为一切换单元100b，如一切换开关1002(请参阅图4B)。切换开关1002根据操作者的操作，于改变切换开关1002的切换状态时产生代表作用方向的控制讯号。一旦

切换开关1002切换状态改变后，位移感测模块104所感应及输出的移动方向即会由微控制单元102转换，此时操作者即可

鼠标10b翻转过来，背向原反射面20(即桌面200)，而改由手指取代桌面200作为用来反射光源的反射面20，以供位移感测模块104感应手指移动所产生的反射影像变化。其余的技术手段已于前述实施例中说明，在此即不再重述。

此外，请参阅图5，由于输入装置10以桌面200或鼠标垫等物体反射光源时，该等物体是为平整面，因此光源自输入装置10的底面108射出到上述平整面时，不会造成光线折射而无法准确感应位移变化的问题，但操作者以手指202操作时，因手指202是为具弧度且会因受挤压而变形的器官，而非一平整表面，因此为了避免以手指202操作时发生光线折射、影响位移感测模块104感测反射影像变化准确度的困扰，本实施例中在输入装置10的底面108的表面上，设置了一平面透光盖体110，用以供手指202从输入装置10外接触平面透光盖体110，让光源穿透平面透光盖体110，并从不透光的手指202反射，使得位移感测模块104可以从手指202及其所接触的平面透光盖体110准确感应到反射影像，进而输出正确的移动距离及方向，以供微控制单元102进行处理。

图6是本发明所提供一种依据作用方向调整操作模式的输入装置控制方法实施例的流程图，包括下列步骤：首先从输入装置10的一光源模块1040发射光源到一反射面20上，产生反射影像(S501)，并由位移感测模块104根据反射影像的变化感测输入装置10的移动距离及移动方向(S503)；接着由一作用方向控制单元100提供输入装置10的位移感测模块104的一作用方向(S505)；接着由微控制单元102根据作用方向转换所感测到的移动方向(S507)；最后由传输模块106传送移动距离及经转换的移动方向到主机端(S509)，以控制主机端的指针对应地移动。

其中，根据位移感测模块104所感测的移动距离及移动方向，产生一二维坐标。微控制单元102会依据输入装置10的位移感测模块104的作用方向判断是否转换移动方向，若判断应转换移动方向，即由微控制单元102将被感测到的移动方向转换，亦即是将二维坐标的其中一坐标值转换为该坐标值的相反数，而达成转换移动方向的效果。

其中，作用方向控制单元100是可以感测输入装置10翻转的手段、或以切换控制的手段来提供输入装置10的作用方向。以感测的手段为例，作用方向控制单元100是可为重力感测单元100a，感测输入装置10的翻转，以得知输入装置10正向水平摆置、或为反向水平摆置等作用方向。并根据不同作用方向产生对应的控制讯号，以便微控制单元102根据代表作用方向的控制讯号对二维坐标转换。

而重力感测单元100a的优选是为重力加速度计，其可根据输入装置10以不同方向进行翻转而造成的重力加速度改变，感测输入装置10反向水平的作用方向，并分别输出对应的控制讯号，使微控制单元102转换二维坐标。例如，当感测到鼠标10a经左右翻转而改变其作用方向时，重力加速度计输出的控制讯号，将指示微控制单元102将二维坐标(x，y)转换为反向二维坐标(x，-y)；反的，当鼠标10a经前后翻转而改变作用方向时，将二维坐标(x，y)转换为另一反向二维坐标(-x，y)，以利主机端的指针移动方向与手指202操作的惯性方向相符。详细的转换理由与方式，请参照前述图3A-图3C的相关说明，于此不再赘述。

而以切换的手段为例，作用方向控制单元100则可为一切换单元100b，如一切换开关1002，依据操作者的操作改变切换开关1002的切换状态，并根据切换开关1002的切换状态产生代表作用方向的控制讯号传送到微控制单元102，使微控制单元102可由控制讯号的传达得知应

二维坐标转换为反向二维坐标，其实际运作手段亦如图4A及图4B所示的实施例，敬请参照的。

根据上述实施手段，已具体明确揭露本发明所提供的一种依据作用方向调整操作模式的输入装置及其控制方法，能够以相同、单一的位移感测模块感应输入装置在不同操作模式时的移动，提供操作输入装置的不同操作模式，使得同一种输入装置，特别是鼠标，可以突破以往使用的限制，在桌面等物体上以及悬空握持在手中皆可使用，并且输入正确的移动距离及移动方向给主机端。不仅在使用上可便利操作者操作输入装置时更随心所欲，不受使用空间的拘束，也增加输入装置整合其它功能扩大实用性的机会；此外，在输入装置的制作上，除了因仅使用单一位移感测模块其及容含的光源供不同操作模式进行感测，免除第二个感测模块的存在而可节省输入装置内部空间外，也同时可降低输入装置的耗电量与制作成本。

而前述所列举的项目仅为适用本发明的部分装置，并非用以限缩本发明所

用的范畴，如输出装置的传输模块并不限于无线射频传送，亦可适用于其它无

或有线传输方式，此外，如更有其它符合本发明的精神与未实质改变本发明的

术手段者，皆属本发明所涵盖保护的范围。

Claims (13)

1.一种依据作用方向调整操作模式的输入装置，包括：

一位移感测模块，利用该输入装置发出一光源照射到一反射面以获得反射影像，并根据反射影像变化以感测该输入装置的移动距离及移动方向；

一作用方向控制单元，用以提供该位移感测模块的一作用方向；

一微控制单元，用以根据该位移感测模块的该作用方向转换该位移感测模块所感测的移动方向；及

一传输模块，传输该输入装置的移动距离与经转换的移动方向到一主机端，以控制该主机端的指针移动。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于：该微控制单元依据该作用方向转换一二维坐标为一反向二维坐标，该二维坐标是依据移动距离及移动方向所产生。

3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征在于：该微控制单元转换该二维坐标为该反向二维坐标时，是将该二维坐标的其中一坐标值转换为该坐标值的一相反数。

4.根据权利要求3所述的输入装置，其特征在于：该作用方向控制单元是为一重力感测单元，该重力感测单元感测该输入装置翻面转动所产生的重力变化，以提供对应的该作用方向。

5.根据权利要求4所述的输入装置，其特征在于：该重力感测单元感测该输入装置翻转至光源朝上射出时，产生的该作用方向是指示该微控制单元转换该二维坐标为该反向二维坐标。

6.根据权利要求5所述的输入装置，其特征在于：该输入装置左右方向翻转时，该微控制模块将控制该主机端指针上下移动的该坐标值转换为该相反数；该输入装置前后方向翻转时，该微控制模块将控制该主机端指针左右移动的该坐标值转换为该相反数。

7.根据权利要求4所述的输入装置，其特征在于：该重力感测单元是为一重力加速度计或一水银开关；该作用方向控制单元是为一切换单元，该切换单元根据一操作者的操作动作以提供该作用方向。

8.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于：该输入装置更包括一平面透光盖体，设置于该输入装置的表面。

9.一种依据作用方向调整操作模式的输入装置控制方法，包括：

自该输入装置发射一光源到一反射面，产生反射影像；

根据反射影像的变化，感测该输入装置的移动距离及移动方向；

提供该输入装置的一作用方向；

根据该输入装置的该作用方向转换所感测的移动方向；及

传送该输入装置的移动距离及经转换的移动方向到一主机端，以控制该主机端的指针移动。

10.根据权利要求9所述的输入装置控制方法，其特征在于：感测该输入装置的移动距离及移动方向的步骤后，包括下列步骤：根据所感测的移动距离及移动方向，产生一二维坐标。

11.根据权利要求10所述的输入装置控制方法，其特征在于：根据该作用方向转换所感测的移动方向的步骤，是转换该二维坐标的其中一坐标值为该坐标值的一相反数。

12.根据权利要求11所述的输入装置控制方法，其特征在于：转换该二维坐标的其中一坐标值为该坐标值的该相反数的步骤中，包括下列步骤：

该输入装置左右方向翻转时，转换控制该主机端指针上下移动的该坐标值为该相反数；及

该输入装置前后方向翻转时，转换控制该主机端指针左右移动的该坐标值为该相反数。

13.根据权利要求9所述的输入装置控制方法，其特征在于：提供该作用方向的步骤前，更包括下列步骤：

感测该输入装置的翻面转动，以供判断该输入装置的该作用方向。

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