CN116263625A - 输入装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容提供一种输入装置及其控制方法。该控制方法包括下列步骤：根据相对型编码器所输出的至少一信号的目标相位，获取绝对型编码器所输出的当前角度数据；根据该当前角度数据，获取对应于该当前角度数据的当前位置编号；根据该当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值；以及输出该编号差值。

Description

输入装置及其控制方法

技术领域

本公开内容涉及一种输入装置及其控制方法，特别涉及一种包括相对型编码器与绝对型编码器的输入装置及其控制方法。

背景技术

现有鼠标中的旋转编码器有相对型编码器(例如：机械旋转编码器或光学旋转编码器)及绝对型编码器(例如：磁性旋转编码器)两种类型。

相对型编码器常因为机械损伤或灰尘堆积导致不正常输出。因此，采用相对型编码器的鼠标的使用期限通常较短。

绝对型编码器则常因为磁场与霍尔元件不匹配而导致输出误差。因此，一般都需要在出厂前通过鼠标的滚轮动作来对绝对型编码器进行校准。然而，若出厂后产生问题(例如：温度变化导致磁感应不正确、机械结构因鼠标摔落而损坏)，则会因为无法再次对绝对型编码器进行校准，而导致鼠标无法正常使用。

发明内容

本公开内容的一实施方式为输入装置的控制方法。该控制方法包括下列步骤：根据相对型编码器所输出的至少一信号的目标相位，获取绝对型编码器所输出的当前角度数据；根据该当前角度数据，获取对应于该当前角度数据的当前位置编号；根据该当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值；以及输出该编号差值。

本公开内容的另一实施方式也为输入装置的控制方法。该控制方法包括下列步骤：根据相对型编码器所输出的至少一信号中相邻的两个目标相位，获取绝对型编码器所输出的第一角度数据与第二角度数据；若该第一角度数据与该第二角度数据的差值小于或等于预设角度值，将该第一角度数据或该第二角度数据作为当前角度数据；根据该当前角度数据，获取对应于该当前角度数据的当前位置编号；根据该当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值；以及输出该编号差值。

本公开内容的又另一实施方式为输入装置。该输入装置耦接于计算机装置，其中该计算机装置用以显示显示画面，而该输入装置包括滚轮模块、相对型编码器、绝对型编码器以及处理器。该滚轮模块用以响应于使用者操作而产生动作。该相对型编码器用以根据该滚轮模块的动作产生至少一信号。该绝对型编码器用以根据该滚轮模块的动作输出该滚轮模块相对于基准位置的转动角度。该处理器用以执行下列步骤：在该至少一信号处于目标相位时，获取该绝对型编码器所输出的当前角度数据；根据该当前角度数据，获取对应于该当前角度数据的当前位置编号；根据该当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值；以及输出该编号差值。

综上，本公开内容的输入装置可在相对型编码器正常运作时根据相对型编码器的输出校正绝对型编码器的输出误差，也可在相对型编码器非正常运作时根据绝对型编码器的输出产生输出信号。此外，在相对型编码器非正常运作时，本公开内容的输入装置还可借由查找表计算插补角度来校正绝对型编码器的输出误差。如此一来，本公开内容的输入装置具有更长的使用期限及出厂后仍能自行校准的优势。

附图说明

图1是根据本公开内容的一些实施例所示出的输入装置的方框图。

图2是根据本公开内容的一些实施例所示出的输入装置的控制方法的流程图。

图3是根据本公开内容的一些实施例所示出的相对型编码器所输出的正常信号的示意图。

图4是根据本公开内容的一些实施例所示出的输入装置的控制方法的流程图。

图5是根据本公开内容的一些实施例所示出的相对型编码器所输出的不正常信号的示意图。

附图标记说明：

10 输入装置

20 计算机装置

101 滚轮模块

102 相对型编码器

103 绝对型编码器

104 处理器

105 储存器

200、400 控制方法

201 显示画面

Sp、Sp1、Sp2、Sp3、Sp4 信号

Sa 转动角度

Sout 输出信号

Ptg 目标相位

Ptge 相位

Te 时间点

具体实施方式

下文举实施例配合所附图式作详细说明，但所描述的具体实施例仅用以解释本案，并不用来限定本案，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本公开内容所涵盖的范围。

在全篇说明书与权利要求书所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。

关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指两个或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，也可指两个或多个元件相互操作或动作。

请参阅图1，图1为根据本公开内容的一些实施例所示出的输入装置10的方框图。于一些实务应用中，输入装置10耦接于计算机装置20，并用以响应于使用者操作(例如：移动输入装置10、点击或按压输入装置10上的按键、滚动输入装置10上的滚轮等)而产生输出信号Sout至计算机装置20，从而使计算机装置20根据输出信号Sout控制计算机装置20所显示的显示画面201。应当理解，输入装置10可借由具有滚轮的人机界面装置(例如：鼠标、游戏控制器等)来实现，而计算机装置20可例如但不限于为桌上型计算机、笔记本电脑或平板电脑。

如图1所示，输入装置10包括滚轮模块101、相对型编码器102、绝对型编码器103、处理器104以及储存器105。结构上，相对型编码器102与绝对型编码器103设置于滚轮模块101上。处理器104耦接于相对型编码器102、绝对型编码器103与储存器105，并可用以耦接于计算机装置20。

于一些实施例中，相对型编码器102可借由机械旋转编码器(mechanical rotaryencoder)或光学旋转编码器(optical rotary encoder)来实现。绝对型编码器103可借由磁性旋转编码器(magnetic rotary encoder)来实现。处理器104可借由一个或多个中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、微处理器、片上系统(SoC)或其他合适的处理单元来实现。储存器105可借由储存器来实现。

应当理解，滚轮模块101可响应于使用者操作而产生动作(例如：转动)。当产生动作时，滚轮模块101将带动相对型编码器102与绝对型编码器103同步作动。如此一来，相对型编码器102可根据滚轮模块101的动作产生至少一信号Sp，而绝对型编码器103也可根据滚轮模块101的动作输出转动角度Sa。于一些实施例中，转动角度Sa为滚轮模块101相对于基准位置(例如，从未转动过的滚轮模块101的位置)围绕轴心所旋转的角度。换言之，转动角度Sa为一种绝对信息。

于一些实施例中，储存器105可储存查找表。请参阅表一，表一为根据本公开内容的一些实施例所示出的查找表。具体而言，查找表包括多个角度值Va以及多个角度值Va所对应的多个位置编号Np。每个位置编号Np对应于滚轮模块101的一个特定位置。举例来说，编号(1)即表示滚轮模块101位于前述的基准位置，故编号(1)所对应的角度为0°。应当理解，表一中的数值仅用以示例，并非用以限定本公开内容。

表一

于一些实施例中，相对型编码器102所输出的信号Sp具有不同的多个相位(将于后述段落中详细说明)。信号Sp的多个相位包括至少一目标相位(将于后述段落中详细说明)，且目标相位用以触发处理器104进行相关操作。具体而言，处理器104可在信号Sp处于目标相位时获取绝对型编码器103当前所输出的转动角度Sa。接着，处理器104可借由储存于储存器105的查找表(例如，表一)找到与当前输出的转动角度Sa相对应的位置编号Np(将于后述段落中详细说明)，并可根据当前找到的位置编号Np与前一次找到的位置编号Np产生编号差值作为输出信号Sout，从而将输出信号Sout输出至计算机装置20。应当理解，编号差值可为正或负整数。于一些实务应用中，计算机装置20根据正或负整数控制显示画面201中视窗的页面(图中未示)向上或向下滚动。

于一些实施例中，在相对型编码器102正常运作时，绝对型编码器103会因为磁场与霍尔元件的影响而输出不正确的转动角度Sa。换言之，转动角度Sa可能有误差。有鉴于此，处理器104可根据当前输出的转动角度Sa与查找表中对应于当前找到的位置编号Np的角度值Va计算出角度差值，并判断角度差值是否小于或等于误差范围(例如：±3°)。此外，处理器104还可根据判断结果选择性地更新查找表中对应于当前找到的位置编号Np的角度值Va，从而解决转动角度Sa的误差问题。

于一些实施例中，相对型编码器102会因为机械损伤或灰尘的影响而输出不正常的信号Sp(即，相对型编码器102不正常运作)，导致处理器104可能在错误的时间点读取绝对型编码器103的输出。具体来说，不正常的信号Sp中相邻的两个目标相位的时间差可能过小，因此处理器104根据前述相邻的两个目标相位所获取的两个转动角度Sa可能相近。换言之，两个转动角度Sa的差值可能较正常数值还来得小。有鉴于此，处理器104可判断根据相邻的两个目标相位所获取的两个转动角度Sa的差值是否小于或等于预设角度值(即，前述正常数值，例如：10°)。若判断结果显示前述两个转动角度Sa的差值小于或等于预设角度值，则处理器104可再进行相关操作(将于后述段落中详细说明)，以避免基于错误信息进行运算。

以下将搭配图2来说明输入装置10在相对型编码器102正常运作时的操作。请参阅图2，图2为根据本公开内容的一些实施例所示出的控制方法200的流程图。控制方法200可由如图1所示的输入装置10来执行，但本公开内容并不限于此。于一些实施例中，控制方法200包括步骤S201～S208。

于步骤S201，根据相对型编码器所输出的至少一信号的目标相位，获取绝对型编码器所输出的当前角度数据。请一并参阅图3，图3为根据本公开内容的一些实施例所示出的相对型编码器102在正常运作时所输出的至少一信号的示意图。于一些实施例中，至少一信号包括互不相同的第一信号Sp1以及第二信号Sp2。根据第一信号Sp1的电压准位与第二信号Sp2的电压准位的组合，至少一信号包括四种不同的相位(即，前述信号Sp的多个相位)，例如图3中的相位“00”、“01”、“11”及“10”。应当理解，图3中的“0”表示低电压准位，而图3中的“1”表示高电压准位。第一信号Sp1的电压准位与第二信号Sp2的电压准位相同的组合被视为目标相位Ptg，例如图3中的相位“00”及“11”。处理器104会在至少一信号(即，第一信号Sp1与第二信号Sp2)处于目标相位Ptg时，读取绝对型编码器103所输出的转动角度Sa作为当前角度数据。

于步骤S202，根据当前角度数据，获取对应于当前角度数据的当前位置编号。于一些实施例中，处理器104可借由前述查找表获取对应于当前角度数据的当前位置编号。举例来说，当前角度数据为37°。处理器104将当前角度数据与查找表中的多个角度值Va进行比对，以找出最接近当前角度数据的一个角度值Va(例如：30°)。接着，处理器104获取30°的角度值Va所对应的编号(3)作为当前位置编号。又例如，当前角度数据为67.5°。表一中与67.5°最接近的角度值Va可能为60°或75°。此时，处理器104还用以根据其在获取前几笔角度数据所对应的位置编号时的判断趋势，来决定与67.5°最接近的角度值Va为60°或75°。假设前一笔角度数据为37°，且处理器104判断表一中与前一笔角度数据最接近的角度值Va为30°。由于前一次处理器104选择小于绝对型编码器103所输出的角度数据的角度值Va，处理器104此次也选择小于当前角度数据的角度值Va(即，60°)，并将表一中与60°的角度值Va对应的编号(5)作为当前位置编号。

于步骤S203，根据当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值。应当理解，先前位置编号即为处理器104前一次所获取的当前位置编号，且可被储存于储存器105。举例来说，处理器104前一次所获取的当前位置编号为编号(5)。处理器104将“3”(即，当前位置编号)减去“5”(即，先前位置编号)，从而计算出编号差值为“-2”。

于步骤S204，输出编号差值。于一些实施例中，如图1所示，处理器104将编号差值作为输出信号Sout输出至计算机装置20，以供计算机装置20控制显示画面201。

如图2所示，于步骤S202之后，处理器104还执行了步骤S205，以校正绝对型编码器103的输出误差。于步骤S205，根据当前角度数据与对应于当前位置编号的先前角度数据，计算角度差值。于一些实施例中，先前角度数据即为当前位置编号于查找表中所对应的角度值Va。以前述例子来说，先前角度数据即为30°。处理器104将37°的当前角度数据减去30°的先前角度数据而计算出角度差值为7°。

于步骤S206，判断角度差值是否在误差范围内。于一些实施例中，误差范围为±3°。以前述例子来说，由于7°的角度差值大于3°，处理器104判断角度差值超过误差范围。由于角度差值超过误差范围，处理器104执行步骤S207。

于步骤S207，将先前角度数据以当前角度数据取代。以前述例子来说，处理器104将查找表中对应于当前位置编号(例如：编号(3))的角度值Va由30°(即，先前角度数据)更新为37°(即，当前角度数据)。

于另一些例子中，处理器104判断角度差值未超过误差范围，因此处理器104执行步骤S208。于步骤S208，保留先前角度数据。举例来说，处理器104不会更新查找表中的角度值Va，因此查找表中对应于当前位置编号(例如：编号(3))的角度值Va仍为30°(即，先前角度数据)。于另一些实施例中，省略步骤S208。换言之，在判断角度差值未超过误差范围之后，处理器104可不执行任何动作。

由控制方法200的说明可知，在相对型编码器102正常运作的情况下，输入装置10不仅可根据相对型编码器102与绝对型编码器103的输出来精确地产生输出信号Sout，还可根据相对型编码器102的输出来校正绝对型编码器103的输出误差。

以下将搭配图4及图5来说明输入装置10在相对型编码器102可能非正常运作时的操作。请参阅图4，图4为根据本公开内容的一些实施例所示出的控制方法400的流程图。控制方法400可由如图1所示的输入装置10来执行，但本公开内容并不限于此。于一些实施例中，控制方法400包括步骤S401～S411。

请参阅图5，图5为根据本公开内容的一些实施例所示出的相对型编码器102在非正常运作时所输出的至少一信号的示意图。于一些实施例中，至少一信号包括第三信号Sp3以及第四信号Sp4。由于相对型编码器102受机械损伤或灰尘的影响，第三信号Sp3与第四信号Sp4无法保持在正常波形(例如：图3中的方波)。如图5所示，第四信号Sp4在时间点te附近时理应保持在低电压准位，但却发生一些突波(glitch)。因此，在执行前述步骤S201时，处理器104有可能把时间点te的相位Ptge视为目标相位，从而在错误的时间读取绝对型编码器103的输出。

为避免在错误的时间点读取绝对型编码器103的输出，处理器104执行步骤S401。于步骤S401，根据相对型编码器所输出的至少一信号中相邻的两个目标相位，获取绝对型编码器所输出的第一角度数据与第二角度数据。于一些实施例中，如图5所示，处理器104从第三信号Sp3与第四信号Sp4中辨别出一个正确的目标相位Ptg及另一个因突波而被误认为目标相位的相位Ptge。据此，处理器104在与图5中的目标相位Ptg及相位Ptge对应的两个时间点，读取绝对型编码器103所输出的两个转动角度Sa作为第一角度数据与第二角度数据。

由于不正常的信号(即，第三信号Sp3与第四信号Sp4)中相邻的两个目标相位的时间差可能过小(其可能导致第一角度数据与第二角度数据相近)，处理器104接着执行步骤S402。于步骤S402，判断第一角度数据与第二角度数据的差值是否小于或等于预设角度值。举例来说，预设角度值为10°。于一些实施例中，第二角度数据减去的第一角度数据为8.6°，因此处理器104判断第一角度数据与第二角度数据的差值小于预设角度值，从而执行步骤S403。应当理解，若第二角度数据减去的第一角度数据为负值，则处理器104可先对第一角度数据与第二角度数据的差值进行绝对值运算后，再将所述差值的绝对值与预设角度值进行比对。

于步骤S403，将第一角度数据或第二角度数据作为当前角度数据。于一些实施例中，处理器104将第二角度数据作为当前角度数据。于另一些实施例中，处理器104将第一角度数据作为当前角度数据。应当理解，在步骤S402的判断结果显示第一角度数据与第二角度数据相近，使得第一角度数据与第二角度数据在查找表中可能对应至相同的位置编号Np。因此，处理器104可将第一角度数据与第二角度数据中的一个作为当前角度数据。

于步骤S404，根据当前角度数据，获取对应于当前角度数据的当前位置编号。于步骤S405，根据当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值。于步骤S406，输出编号差值。应当理解，步骤S404～S406的说明与前述步骤S202～S204相同或相似，故不在此赘述。

又如图4所示，于步骤S404之后，处理器104还执行了步骤S407，以在相对型编码器102未正常运作时校正绝对型编码器103的输出误差。于步骤S407，根据当前位置编号的前一个编号以及后一个编号所对应的角度数据，计算出插补角度数据。举例来说，当前位置编号为查找表中的编号(4)。处理器104可借由表一所示的查找表找到与编号(3)对应的角度及与编号(5)对应的另一角度。接着，处理器104可对与编号(3)及编号(5)对应的两个角度值Va进行插补运算(例如：依照等分或曲线拟合(curve fitting)做插补点)，来计算出插补角度数据。

于步骤S408，根据插补角度数据与对应于当前位置编号的先前角度数据，计算角度差值。于步骤S409，判断角度差值是否在误差范围内。于步骤S410，将先前角度数据以插补角度数据取代。于步骤S411，保留先前角度数据。应当理解，步骤S408～S411的说明与前述步骤S205～S208相同或相似，故不在此赘述。于另一些实施例中，省略步骤S411。换言之，在判断角度差值未超过误差范围之后，处理器104可不执行任何动作。

于另一些实施例中，在步骤S402的判断结果显示第一角度数据与第二角度数据未小于或等于预设角度值，则处理器可接着执行图2的控制方法200中的步骤S202。应当理解，此时处理器104会将第二角度数据作为当前角度数据，以进行相关操作。

由控制方法400的说明可知，在相对型编码器102非正常运作的情况下，输入装置10依然可根据绝对型编码器103的输出来精确地产生输出信号Sout。此外，相较于控制方法200中校正查找表的操作(即，步骤S205～S208)，控制方法400是以在步骤S407中产生的插补角度数据来决定是否校正查找表(即，步骤S408～S411)，从而解决绝对型编码器103的输出误差问题。

于前述实施例中，如图3或图5所示，相对型编码器102所输出的至少一信号均包括不同的两个信号，但本公开内容并不以此为限。于另一些实施例中，相对型编码器102所输出的至少一信号仅包括方波(例如：第一信号Sp1或第二信号Sp2)。换言之，相对型编码器102所输出的至少一信号可包括两个相位，例如相位“0”及“1”。应当理解，此时相位“0”及“1”中的一个被视为目标相位。其余设置与操作与前述实施例相同或类似，故不在此赘述。值得注意的是，若可输出两个信号的相对行编码器102因为损坏而导致其中一个信号不正常(例如，第一信号Sp1为正常方波，而第二信号Sp2则为无电压准位变化的不正常信号)，本公开内容的输入装置10也可基于前述两个信号中正常的一个正常进行操作。

由上述本公开内容的实施方式可知，本公开内容的输入装置10可在相对型编码器102正常运作时根据相对型编码器102的输出校正绝对型编码器103的输出误差，也可在相对型编码器102非正常运作时根据绝对型编码器103的输出产生输出信号Sout。此外，在相对型编码器102非正常运作时，本公开内容的输入装置10还可借由查找表计算插补角度来校正绝对型编码器103的输出误差。如此一来，本公开内容的输入装置10具有更长的使用期限及出厂后仍能自行校准的优势。

虽然本公开内容已以实施方式公开如上，然而其并非用以限定本公开内容，所属本领域技术人员在不脱离本公开内容的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本公开内容的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种输入装置的控制方法，其特征在于，包括：

根据相对型编码器所输出的至少一信号的目标相位，获取绝对型编码器所输出的当前角度数据；

根据该当前角度数据，获取对应于该当前角度数据的当前位置编号；

根据该当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值；以及

输出该编号差值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据该当前角度数据与对应于该当前位置编号的先前角度数据，计算角度差值；以及

判断该角度差值是否在误差范围内。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，还包括：

若该角度差值在该误差范围内，保留该先前角度数据；以及

若该角度差值不在该误差范围内，将该先前角度数据以当前角度数据取代。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该至少一信号包括第一信号以及不同于该第一信号的第二信号，且该目标相位为该第一信号的电压准位与该第二信号的电压准位相同。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该目标相位为该至少一信号为高电压准位或低电压准位。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取对应于该当前角度数据的该当前位置编号的步骤包括：

将该当前角度数据与多个角度值进行比对，以找出最接近该当前角度数据的该些角度值中的一个；以及

将最接近该当前角度数据的该些角度值中的一个所对应的多个位置编号中的一个作为该当前位置编号。

7.一种输入装置的控制方法，其特征在于，包括：

根据相对型编码器所输出的至少一信号中相邻的两个目标相位，获取绝对型编码器所输出的第一角度数据与第二角度数据；

若该第一角度数据与该第二角度数据的差值小于或等于预设角度值，将该第一角度数据或该第二角度数据作为当前角度数据；

根据该当前角度数据，获取对应于该当前角度数据的当前位置编号；

根据该当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值；以及

输出该编号差值。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据该当前位置编号的前一个编号以及后一个编号所对应的角度数据，计算出插补角度数据；

根据该插补角度数据与对应于该当前位置编号的先前角度数据，计算角度差值；以及

判断该角度差值是否在误差范围内。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：

若该角度差值不在该误差范围内，将该先前角度数据以插补角度数据取代。

10.一种输入装置，耦接于计算机装置，其特征在于，该计算机装置用以显示显示画面，而该输入装置包括：

滚轮模块，用以响应于使用者操作而产生动作；

相对型编码器，用以根据该滚轮模块的动作产生至少一信号；

绝对型编码器，用以根据该滚轮模块的动作输出该滚轮模块相对于基准位置的转动角度；以及

处理器，用以执行下列步骤：

在该至少一信号处于目标相位时，获取该绝对型编码器所输出的当前角度数据；

根据该当前角度数据，获取对应于该当前角度数据的当前位置编号；

根据该当前位置编号与先前位置编号，计算编号差值；以及

输出该编号差值。

11.根据权利要求10所述的输入装置，其特征在于，该处理器还用以执行下列步骤：

根据该当前角度数据与对应于该当前位置编号的先前角度数据，计算角度差值；以及

若该角度差值不在该误差范围内，将该先前角度数据以当前角度数据取代。

12.根据权利要求10所述的输入装置，其特征在于，该至少一信号包括第一信号以及不同于该第一信号的第二信号，且该目标相位为该第一信号的电压准位与该第二信号的电压准位相同。

13.根据权利要求10所述的输入装置，其特征在于，该目标相位为该至少一信号为高电压准位或低电压准位。

14.根据权利要求10所述的输入装置，其特征在于，该输入装置还包括储存器，该储存器用以储存查找表，该查找表包括多个角度值以及该些角度值所对应的多个位置编号，而获取对应于该当前角度数据的该当前位置编号的步骤包括：

将该当前角度数据与该些角度值进行比对，以找出最接近该当前角度数据的该些角度值中的一个；以及

将最接近该当前角度数据的该些角度值中的一个所对应的该些位置编号中的一个作为该当前位置编号。

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