CN109460159B - 摇杆与其相关控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摇杆与其相关控制方法，摇杆包括本体，图像传感器以及运算处理器。该本体具有可变形底面，并且在该可变形底面上设置图案。该图像传感器设置在该本体的下方，用来取得关于该图案的多张图像。该运算处理器电连接该图像传感器，用来根据该多张图像里的图案变化产生显示对象控制信号。本发明将图案设置在本体的可变形底面上，图案可以是非对称样式、多个有色取样点或导电接点，图案的特征会随着摇杆的操作而改变，因此特征变化可被转换解译为使用者施加于摇杆的手势。本发明的摇杆及其相关控制方法不会因机械疲劳损坏，并且摇杆可读取使用者输入的多样化手势，提供优选的消费者体验。

Description

摇杆与其相关控制方法
技术领域
本发明涉及一种摇杆与其相关控制方法，特别是有关一种能提供显示物件控制功能的摇杆与其相关控制方法。
背景技术
传统的机械式摇杆包括传感器、轨迹球、控制杆与手把。使用者施压手把以移动控制杆，控制杆可相对轨迹球倾斜及旋转，并且传感器侦测轨迹球的转动来控制由机械式摇杆输出的鼠标信号。手把由硬质材料制作，并且可被使用者推动或拉动，造成控制杆的倾斜而产生鼠标信号。当机械式摇杆倾斜时，控制杆会沿着特定方向旋转或倾倒，并且轨迹球可通过复位组件将控制杆回复到初始位置。因此，传统机械式摇杆有明显地操作限制，只能沿着特定方向移动来输入特定手势，也容易因长时间使用发生机械疲劳。
发明内容
本发明提供一种能提供显示对象控制功能的摇杆与其相关控制方法，以解决上述的问题。
本发明公开一种摇杆，包括本体，图像传感器以及运算处理器。该本体具有可变形底面，并且在该可变形底面上设置图案。该图像传感器设置在该本体的下方，用来取得关于该图案的多张图像。该运算处理器电连接该图像传感器，用来根据该多张图像里的图案变化产生显示对象控制信号。
本发明进一步公开一种摇杆，包括本体，电容传感器以及运算处理器。该本体具有可变形底面，并且该可变形底面设置多个导电接点。该电容传感器设置在该本体的下方，用来取得关于该多个导电接点的多张图像。该运算处理器电连接该电容传感器，用来根据该多张图像里的该多个导电接点的变化产生显示对象控制信号。
本发明进一步公开一种控制方法，能通过摇杆的可变形底面提供显示对象控制功能。该控制方法包括取得关于该可变形底面的多张图像，辨认该可变形底面上的多个取样点的特征，以及根据该多张图像里的该多个取样点的特征变化产生显示对象控制信号。
本发明进一步公开一种控制方法，能通过摇杆的可变形底面提供显示对象控制功能。该控制方法包括取得关于该可变形底面的多张图像，辨认该可变形底面上的多个取样点的特征，当该多个取样点在默认数量的图像里保持静止时设定基线，以及当前图像的该多个取样点的位置超过默认范围时产生用以提示需更换该摇杆的警告信息。
本发明将图案设置在本体的可变形底面上，图案可以是非对称样式、多个有色取样点或导电接点，图案的特征会随着摇杆的操作而改变，因此特征变化可被转换解译为使用者施加于摇杆的手势。本发明的摇杆及其相关控制方法不会因机械疲劳损坏，并且摇杆可读取使用者输入的多样化手势，提供优选的消费者体验。
附图说明
图1为本发明第一实施例的摇杆的示意图；
图2为本发明第一实施例的摇杆的本体在另一视角的示意图；
图3A、图3B、图3C与图3D分别为本发明第一实施例的具有取样点的图像根据不同手势变化的示意图；
图4为本发明第二实施例的本体在另一视角的示意图；
图5为本发明第三实施例的摇杆的示意图；
图6为本发明第三实施例的摇杆的本体在另一视角的示意图；
图7为本发明实施例的可提供显示物件控制功能之控制方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
10、10’ 摇杆
12、12’ 本体
14 图像传感器
16 运算处理器
18 光源
20 不透光遮蔽件
22 可变形底面
24、24’ 图案
241 取样点
26 电路板
28 顶部
30 支撑部
32 导电接点
34 电容传感器
36 运算处理器
38 遮蔽件
步骤700、702、704、706、708
具体实施方式
请参阅图1与图2，图1为本发明第一实施例的摇杆10的示意图，图2为本发明第一实施例的摇杆10的本体12在另一视角的示意图。摇杆10可包括本体12、图像传感器14、运算处理器16、光源18以及不透光遮蔽件20。本体12具有可变形底面22，图案24设置在可变形底面22上。图像传感器14与光源18设置在电路板26上，并且位于本体12的下方。光源18是选择性配件，用来投射光线到可变形底面22。图像传感器14能用来取得关于图案24的多张图像。不透光遮蔽件20设置在本体12的上方，提供遮蔽与保护；使用者操作摇杆10时，可以施压或推动不透光遮蔽件20进行触发。运算处理器16电连接于图像传感器14以及光源18。当使用者操作摇杆10时，运算处理器16能够根据多张图像里的图案变化产生显示物件控制信号；摇杆10电连接计算机屏幕时，显示物件可表示为计算机屏幕上的鼠标符号。此外，运算处理器16可选择性一体成型于图像传感器14而视为单一芯片，其变化态样端视设计需求而定。
本体12可包括相连结的顶部28以及支撑部30。支撑部30设置在电路板26上，并且围绕着图像传感器14、运算处理器16和光源18。顶部28覆盖在支撑部30的上方，因此顶部28与支撑部30的组合可用来防止图像传感器14被环境光线干扰。使用者可按压顶部28来控制摇杆10，举例来说，使用者可按压不透光遮蔽件20，以间接方式推动或拉动本体12。利用支撑部30的结构变形，顶部28可以平移、下沉、捏挤或旋转，借此辨认输入手势以来操作摇杆10，故顶部28的硬度优选地大于支撑部30的硬度，并且支撑部30优选地以弹性材料制作而成。如图2所示，本体12可为中空凹陷结构，可变形底面22设置在中空凹陷结构的顶部28的内面。图案24会根据本体12的作动而发生平移、下沉、形变和旋转里至少其中一种的变化，运算处理器16能分析在不同时间点取得的多张图像里的图案24变化，相应产生显示物件控制信号。
在第一实施例中，图案24可包括多个取样点241，多个取样点241可以非对称方式排列，并且由高反射系数的材料制作。取样点241的变化可用来分析使用者施加在摇杆10的手势。请参阅图3A、图3B、图3C与图3D。图3A至图3D分别为本发明第一实施例的具有取样点241的图像根据不同手势变化的示意图。如图3A所示，取样点241在摇杆10操作过程中沿着特定方向平移，表示使用者沿此特定方向推动或拉动摇杆10。如图3B所示，取样点241的尺寸在摇杆10操作过程中被放大，表示摇杆10被下压且下沉移近电路板26；相应地，若取样点241的尺寸在摇杆10操作过程中被缩小，可表示为摇杆10处于抬升状态。如图3C所示，取样点241的排列在摇杆10操作过程中发生扭曲，可表示成摇杆10受到旋转作动的影响。如图3D所示，取样点241的形状在摇杆10操作过程中产生形变收窄，可表示为摇杆10受到捏挤的影响。
请参阅图1至图4，图4为本发明第二实施例的本体12在另一视角的示意图。摇杆10的本体12可具有设计成非对称外形的图案24’，而非由多个取样点组成。图案24’可以是涂布在本体12的顶部28里的高反射系数材料。当用户施力于本体12，图案24’会发生平移、放大缩小、旋转和变形里的至少其中一个现象，其解读方式如图3A至图3D所示的第一实施例；举例来说，多个取样点的外轮廓可视为图案24’，只要外轮廓为非对称外形，就能用来正确辨识出使用者施加于摇杆10所造成的本体12的作动。图像传感器14取得包含有图案24’变化的多张图像后，运算处理器16分析这些图像，以产生对应于用户操作手势的显示物件控制信号。
请参阅图5与图6，图5为本发明第三实施例的摇杆10’的示意图，图6为本发明第三实施例的摇杆10’的本体12’在另一视角的示意图。在第三实施例中，与前揭实施例具有相同编号的组件具有相同的结构与功能，于此不再重复说明。本体12’具有可变形底面22，并且多个导电接点32设置在可变形底面22上。本体12’可为中空凹陷结构，主要由顶部28以及支撑部30组成。摇杆10’包括电容传感器34与运算处理器36，设置在本体12’的下方且彼此相互电连接；摇杆10’还包括遮蔽件38，设置在本体12’的上方以提供遮蔽且供使用者触碰操作。摇杆10’并非使用光学侦测技术，故遮蔽件38可任意选择由透光材料或不透光材料制作。
在第三实施例中，多个导电接点32以非对称方式排列，并且由外部电源供应器供电(电源供应器没有绘制在图中)。当使用者操作摇杆10’以输入手势时，本体12’会发生移动与形变中至少一种作动，每一个导电接点32的感应电容值会相应发生改变，此时电容传感器34可侦测多个导电接点32以取得多张图像，且任一张图像的各像素点即可反映出相关导电接点32的感应电容值；多个导电接点32可选择全部通电或部份通电，以此能相应调整电容传感器34的侦测精度，提供更优选的侦测表现。由此可知，运算处理器36可分析多张图像来取得关于多个导电接点32的感应电容值变化，借此产生对应于用户输入手势的显示物件控制信号。
请参阅图7，图7为本发明实施例的通过光学侦测技术或电容侦测技术提供显示物件控制功能之控制方法的流程图。下列说明以第一实施例的硬件配置为依据，然而图7所述控制方法当然可适用于图1至图6所示的摇杆10或10’。首先执行步骤700，图像传感器14取得关于可变形底面22的多张图像(或是由电容传感器34取得涵盖导电接点32的多张图像)。用户操作摇杆10时，取样点241的特征会发生改变，以表现出图案24与可变形底面22的形变。前揭的特征可以是图像内对应像素的像素值，因此接着执行步骤702与步骤704，辨认取样点241的特征以确定摇杆10的操作，并且根据取样点241的特征变化产生显示物件控制信号。
在摇杆10的操作过程中，多张图像是在一个时段内连续地生成，因此运算处理器16可以比较几张相邻图像的特征变化间的差异；举例来说，运算处理器16可比较取样点241在当前图像与先前图像之间的特征变化、或是比较取样点241在当前图像与下一图像之间的特征变化，借此实时运算以产生显示物件控制信号。此外，运算处理器16还可比较当前图像与默认图像之间的特征变化，而默认图像被定义为涵盖可变形底面22的初始获取图像，通过运算当前图像与默认图像之间的特征变化差异，可避免因为机械疲劳所造成的无效侦测。
此外，控制方法可提供警告功能以提醒用户更换损坏的摇杆10。如图7所示，步骤706与步骤708为选择性步骤，用来在多个取样点241于预定数量的图像内保持静止时设定基线，并在当前图像内的多个取样点241的位置超出默认范围时，产生用以提示需更换摇杆的警告信息。所述基线是门坎值，用来判断摇杆10是否发生弹性疲乏。基线可是一种曲线或是轮廓，并且可在控制方法刚开始执行时便定义此基线，意即在机械疲劳产生前就定义完成。多个取样点241的位置可落在由基线形成的默认范围内，若取样点241的位移超出默认范围，表示机械疲劳已然发生，控制方法便输出警告信息以提醒使用者更换摇杆10。
本发明将图案设置在本体的可变形底面上，图案可以是非对称样式、多个有色取样点或导电接点，图案的特征会随着摇杆的操作而改变，因此特征变化可被转换解译为使用者施加于摇杆的手势。本发明的摇杆及其相关控制方法不会因机械疲劳损坏，并且摇杆可读取使用者输入的多样化手势，提供优选的消费者体验。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种摇杆，其特征在于，该摇杆包括：
本体，该本体包括相连结的顶部以及支撑部，该顶部的硬度大于该支撑部的硬度，该顶部设有可变形底面，并且在该可变形底面上设置图案，该图案为非对称外形，该图案可在该本体旋转作动时产生扭曲，以及在该本体受到捏挤时产生形变收窄的变化；
图像传感器，设置在该本体的下方，用来取得关于该图案的多张图像；以及
运算处理器，电连接该图像传感器，用来根据该多张图像里的非对称外形的形变产生显示物件控制信号。
2.如权利要求1所述的摇杆，其特征在于，该图案包括多个取样点，该多个取样点以非对称方式排列，并且该显示物件控制信号根据该多个取样点的位置变化而产生。
3.如权利要求1所述的摇杆，其特征在于，该本体为中空凹陷结构，该可变形底面位于该中空凹陷结构的顶部的内面。
4.如权利要求1所述的摇杆，其特征在于，该摇杆进一步包括光源，设置在该本体的下方，并且用来投射光线到该可变形底面。
5.如权利要求1所述的摇杆，其特征在于，该摇杆进一步包括不透光遮蔽件，设置在该本体的上方以提供遮蔽。
6.如权利要求1所述的摇杆，其特征在于，该运算处理器比较连续图像、或比较当前图像与默认图像以取得该图案变化。
7.如权利要求1所述的摇杆，其特征在于，该显示物件控制信号属于鼠标控制信号。
8.如权利要求2所述的摇杆，其特征在于，该多个取样点由高反射系数的材料制作。
9.一种应用如权利要求1至8任意一项所述摇杆的控制方法，能通过摇杆的可变形底面提供显示物件控制功能，其特征在于，该控制方法包括：
取得关于该可变形底面的多张图像；
辨认该可变形底面上的多个取样点的特征；以及
根据该多张图像里的该多个取样点的特征变化判断该摇杆受到旋转作动或捏挤的影响，并对应该特征变化产生显示物件控制信号。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，该特征变化表示连续图像之间的差异。
11.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，该特征变化表示当前图像与默认图像之间的差异。
12.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，该多个取样点以非对称方式排列，并且该特征变化表示该多个取样点的位置变化。
13.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，该多个取样点为多个导电接点，该多个导电接点由外部电源供应器供电，并且该特征变化表示每一个导电接点的感应电容值的变化。
14.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，该显示物件控制信号属于鼠标控制信号。
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