CN1936803A - 屏幕光标移动的控制方法及光标移动控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光标位置控制器，包括输入装置，用于识别操作者的输入动作，产生输入信号；位置检测装置，用于检测输入信号的位置变化，产生脉冲信号；信号解析装置，用于接收所述脉冲信号，并将所述脉冲信号解析，转换为位移信号；与所述信号解析装置和所述位置检测装置连接的信号处理装置，用于对接收到的脉冲信号进行处理；以及与所述信号处理装置连接的触发装置，用于控制所述信号处理装置的工作状态。本发明通过将反向脉冲信号进行处理，使得操作者控制光标位置控制器时存在正向位移，减少操作者操作的无用功，从而极大地减少计算机操作者的手部活动量，同时使得在狭小桌面上的鼠标等控制设备的操作更加方便灵活。

Description

屏幕光标移动的控制方法及光标移动控制器

技术领域

本发明涉及PC硬件系统部件开发的附属设备领域，具体涉及控制屏幕光标移动的技术，尤其是屏幕光标移动的控制方法及光标移动控制器。

背景技术

当前的PC系统都具有人机交互的外部设备来控制屏幕光标的移动和点击，通常PC系统采用光标位置控制器控制光标的移动。目前的光标位置控制器包括位置检测装置以及信号解析装置，位置检测装置检测人机交互的输入信号的位置变化，产生各种脉冲信号；信号解析装置，接收该脉冲信号，并将所述脉冲信号解析，转换为位移信号，然后再经过接口转换芯片发送至主机中的光标显示模块。

目前常见的光标位置控制器包括鼠标器(MOUSE)和触摸板(TRACK PAD)或触摸屏(TOUCH PANEL)，触控杆(TRACK POINTER)等。鼠标对屏幕光标的控制主要分为光学机械式和光电式鼠标两种，均需要持握在人手中，通过检测人手的移动来控制屏幕上光标的移动。触摸板类设备的光标位置控制器是通过人手指在触摸感应设备上的移动来控制屏幕光标的移动。以上鼠标以及触控板类的光标位置控制器的特点是，当手部对光标位置控制器的输入设备有移动时，光标会随着鼠标类设备或手指的移动而移动，当鼠标抬起时，或者触控板上手指离开时，光标就停止不动。当需要长距离移动光标时，尤其在多显示器显示的模式下，由于鼠标在桌面上的移动距离有限，以及触控板的面积有限，因此中间过程需要把鼠标抬离桌面，或者把手指抬离触控板，然后重复移动的动作，对于需要长时间操作电脑的人士，微小的手部动作经过长时间的积累，很容易引起手腕手臂甚至肩背的劳损不适。尤其每次当在屏幕上长距离移动光标时，需要操作者多次抬起手腕或前臂以抬起鼠标，使其离开桌面暂时停止滚珠或摄像头的工作，来控制光标能够持续向同一方向移动，当工作台面积有限时，这种抬起的动作将更趋频繁，极大增加了操作者的手部活动量。对于触摸板等类似控制设备的操作也有同样的情况。

现有技术美国专利号6,750,852解决了在触控板上识别手指的手势的方法，以达成两个手指交错跳跃时，可以让屏幕上光标做大幅度移动。但是该方法在使用上不容易掌握，尤其是两个手指之间的跳跃时间不易掌握，导致光标大幅度移动时不容易成功，且应用范围仅限于触控板。

现有技术ALPS公司在触控板上实现根据手指在触控板上移动速度来确定移动的距离，但是同样存在问题，如速度快慢不易掌握，速度太慢，单次光标移动距离就短，手指移动得太快，触控板将感应不到而拒绝移动光标，根据测算，单次从触控板能够移动光标最远距离大约为1个半显示器，该方法尤其在多个显示器时受到限制。

现有技术IBM公司在触控杆上实现根据手指在触控杆上用力的大小来确定光标的移动距离，但是该技术的应用有一定的局限性：例如手指的移动速度和手指压力的大小都很难控制，同时手指一直用力会增加操作者的疲劳感。

目前鼠标和触控板等光标移动控制器，当操作者需要将光标在屏幕上移动相对较长的距离时，如图1所示，如果为了实现能够长距离控制移动屏幕上的光标从右向坐下方移动，操作者经历如图所述的A至B至C至D到达A1的路线，则仅有步骤A，A1是对移动屏幕上光标有直接贡献，而步骤B，C，D为无用功，均是为准备A1的移动而做准备，而步骤B，C，D的无用功增大操作者手和手臂关节部位的劳累程度。

发明内容

本发明提供一种屏幕光标移动的控制方法及光标移动控制器，能够减少操作者对光标控制时的无用功，减轻操作者的身体的劳损程度。

为解决上述技术问题，本发明提供一光标位置控制器，包括：

输入装置，用于识别操作者的输入动作，产生输入信号；

位置检测装置，用于检测输入信号的位置变化，产生脉冲信号；

信号解析装置，用于接收所述脉冲信号，并将所述脉冲信号解析，转换为位移信号；还包括：

与所述信号解析装置和所述位置检测装置连接的信号处理装置，用于对接收到的脉冲信号进行处理；以及

与所述信号处理装置连接的触发装置，用于控制所述信号处理装置的工作状态。

其中所述信号处理装置用于将反向脉冲信号进行反相处理，或将反向脉冲信号隔断。

另外，还包括：控制装置，用于控制触发装置的工作状态。

其中，所述控制装置为控制按键，所述触发装置检测所述控制按键的状态，发送触发信号，控制所述信号处理装置的工作状态。

进一步，所述触发装置为速度或加速度感应装置。

所述触发装置还可以包括脉冲计数器，用于记录所述脉冲信号的个数，以及脉冲个数比较电路，将所述脉冲信号的个数与预定值比较，发送触发信号。

本发明还提供一种控制屏幕光标位置的方法，包括步骤：

1)当控制屏幕光标移动时，识别操作者的输入动作，产生输入信号，并将输入信号转换成脉冲信号；

2)将正向脉冲信号转换成正向位移信号，控制光标正向移动；将反向脉冲信号按照预定规则转换成相应位移信号后，根据所述位移信号控制光标的移动。

其中，所述预定规则具体为：将所述反向脉冲信号反相后转换为正向位移信号。或者将所述反向脉冲信号关闭。

优选的，所述步骤1)之前还包括，按照下述方式检测触发信号：

设定触发开关，所述触发开关处于工作状态时，发送触发信号，如果检测到所述触发信号，则执行步骤2)。

另外，所述步骤2)之前还包括，按照下述方式检测触发信号：

当正向脉冲信号或反向脉冲信号的频率或宽度超过触发阈值时发送触发信号，当检测到所述触发信号，则执行步骤2)。

优选的，还包括：预先设定正向脉冲信号或反向脉冲信号的频率或宽度的触发特征门限值，根据所述触发特征门限值和所述触发阈值判断是否发送触发信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过将反向脉冲信号进行处理，使得操作者控制光标位置控制器时存在正向位移，减少操作者操作的无用功，从而极大地减少计算机操作者的手部活动量，同时使得在狭小桌面上的鼠标等控制设备的操作更加方便灵活。

另外，本发明的触发装置提供按键、热键、组合键、以及速度检测等多种实现方式，针对不同的光标位置控制器提供不同的触发方式，自然灵活，扩大了鼠标触控板等应用范围，提高鼠标类设备的使用便利性。

附图说明

图1是现有技术中操作者手部移动的路线图；

图2是本发明中光标移动控制器的原理框图；

图3是本发明中操作者手部移动的路线图；

图4是第一实施例中光机鼠标的脉冲原理图；

图5是第一实施例中光机鼠标的原理框图；

图6是第二实施例中光机鼠标的原理框图；

图7为第三实施例中光电鼠标的原理框图。

具体实施方式

本发明的技术方案是通过对光标位置运动轨迹的控制实现的，并通过触发信号触发该操作。

本发明提供一种光标位置控制器，如图2所示，作为上述控制屏幕光标位置的载体，该光标位置控制器包括：输入装置1，识别操作者的输入动作，生成输入信号，位置检测装置2，用于检测操作者手部移动使光标位置控制器产生的输入信号的位置变化，产生脉冲信号；信号解析装置3，用于接收所述脉冲信号，并将所述脉冲信号解析，转换为位移信号；另外，为了实现对光标轨迹的控制效果，还包括与所述信号解析装置3和所述位置检测装置2连接的信号处理装置4，用于对接收到的脉冲信号进行处理；以及与所述信号处理装置连接的触发装置5，用于控制所述脉冲处理装置的工作状态。

所述信号处理装置用于将反向脉冲信号进行反相处理。或者将反向脉冲信号隔断。

本发明可以通过控制装置来控制触发装置的工作状态，控制装置可以通过在该光标位置控制器上设置一个功能按键，按下该功能按键的时，光标位置控制器按照本发明的运动轨迹进行控制，当释放该功能按键的时候，光标位置控制器恢复正常操作。功能按键触发的优点是触发准确，只有功能按键按下时光标控制才起作用，不会产生误操作。但是增加按键会导致使用方式不习惯和成本增加，控制装置还可以通过热键或组合键实现。

另外，触发装置还可以为检测光标位置控制器移动的速度或加速度实现的装置。当触发装置检测到输入信号的速度超过一个设定值时，则自动触发工作，而当移动速度降低时，恢复正常操作。由于速度触发有可能会对用户无意识的移动动作产生误判断，针对该情况，可以设置触发特征门限，比如方向改变两次后才能触发有效，或者比较来回轨迹的方向角度差别太大也不能启动触发等。该触发装置，一种是通过在光标位置控制器中设置检测输入信号速度和加速度的感应装置，该感应装置可以通过传感器实现，在传感器动作后，自动触发运动轨迹控制；该感应装置的另一种方法是通过脉冲计数器和脉冲个数比较电路实现，感应装置通过检测脉冲宽度，或者在单位时间内检测脉冲的个数，或者输出侧检测脉冲时钟的频率或宽度发送触发信号；触发装置的另一种方式是通过软件实现，在驱动程序中添加触发装置的触发条件，完成上述传感器或脉冲比较电路的功能。

本发明提出的控制屏幕光标位置的方法，当需要屏幕光标按照本发明的控制屏幕光标位置的方法移动光标的时候，操作者对光标位置控制器的输入设备执行相应操作，光标位置控制器的输入设备识别操作者的输入动作，产生输入信号，接着，将输入信号转换成脉冲信号，然后，将正向脉冲信号转换成正向位移信号，控制光标正向移动；将反向脉冲信号按照预定规则转换成相应位移信号后，根据所述位移信号控制光标的同步移动。按照该方法控制光标位置的运动轨迹如图3所示，操作者仅进行往复运动，如图中101，102，103所示，而光标如虚线所示，向着同一方向移动。本发明对运动轨迹的控制的预定规则有两种：

第一种，当检测到触发信号后，将反向移动产生的脉冲信号反相，使得光标继续沿正向移动。

第二种，当检测到触发信号后，把反向移动产生的脉冲信号关闭，不发送给主机，使光标停留在原地。

以上两种规则，从运动轨迹上看来，即把图3中步骤102的轨迹进行反向，或在步骤102操作过程中光标在原地保持不动，从而使得光标移动的轨迹向同一方向移动，从操作者角度看，操作者操纵控制屏幕光标位置的载体做往复运动，而光标一直按照预先确定的方向移动。

本发明上述对光标运动轨迹的控制需要由触发信号触发，触发信号为触发上述运动方式的信号，当检测到触发信号时，执行上述操作，当触发信号消失时，按照光标位置控制器现有的方式控制光标移动。本发明检测触发信号的方法是设定触发开关，当所述触发开关处于工作状态时，发送触发信号。或者按照下述方式检测触发信号：当正向脉冲信号或反向脉冲信号的频率或宽度超过触发阈值时发送触发信号。由于该种触发方式有可能会对用户无意识的移动动作产生误判断，针对这种情况，可以预先设定正向脉冲信号或反向脉冲信号的频率或宽度的触发特征门限值，根据所述触发特征门限值和所述触发阈值判断是否发送触发信号。例如方向改变两次后才能触发有效，或者比较来回轨迹的方向角度差别太大也不能启动触发等。

为了更好的理解本发明，以下列举几个具体实施例。目前的PC系统通常均具有人机交互的外部设备来控制屏幕光标的移动和点击，因此普通的PC系统都会采用光标位置控制器来控制光标的移动，比如鼠标器(MOUSE)和触摸板(TRACK PAD)或触摸屏(TOUCH PANEL)，触控杆(TRACK POINTER)等。

鼠标对屏幕光标的控制主要分为光学机械式鼠标和光电式鼠标两种，以下首先介绍本发明应用于两种鼠标的实施例。

第一实施例：光学机械式鼠标由鼠标底部的橡胶滚球带动2根成90度排列的定位轴。定位轴的两端连接圆形的光学编码器。光学机械式鼠标的光学编码器由一片有很多狭缝的圆盘，以及其两侧的光电管和发光二极管组成。当鼠标在桌面上移动时，橡胶滚球带动光学编码器上的圆盘转动，光电管收到断续的信号，本实施例中的位置检测装置为感光芯片，如果接收到光信号，感光芯片便会产生“1”信号，若无接收到光信号，则将之定为信号“0”。X，Y轴上的光学编码均由两个不在直径线上的脉冲信号组成，如图4所示，当X1比X2相位早的时候，认为是向左移动，反之向右移动。Y轴也类似。本实施例中的信号解析装置由鼠标控制芯片充当，鼠标控制芯片解析该脉冲信号，并根据相位差算出鼠标移动的距离及方向。

图5为本实施例的光标位置控制器的原理图。图中位置检测装置1由滚球11、X轴光学编码器12、Y轴光学编码起13组成。在X，Y轴上其中的一路脉冲信号中设置相位延迟电路4，作为本发明中所述的信号处理装置，当触发装置触发本发明的运动轨迹的时候，触发相位延迟电路动作，完成将反向脉冲信号反相的动作，而鼠标控制芯片2将处理后的脉冲信号解析后转换成位移信号通过接口芯片5发送至主机，主机的CPU通过处理计算后控制光标显示模块7实现光标的移动。

本实施例中的触发装置3由脉冲计数器31和脉冲个数比较电路32组成，在图中的X1和Y1支路上分别与脉冲计数器31连接，以X1轴为例，当X1轴的脉冲计数器31的脉冲个数超过脉冲个数比较电路32中的预定值时，触发装置将启动，发送控制信号，接通相位延时电路，将反向的脉冲信号反相。当操作者操作鼠标左右移动时，屏幕光标将一直向初始方向，如向右移动，当操作者操作鼠标上下移动时，屏幕光标将一直向初始方向，如向上移动。

第二实施例：在本实施例中仍然以光机鼠标为例，不同的是，在本实施例中，信号处理装置为连接于X、Y轴的每条支路的脉冲开关，触发装置由控制装置控制其工作状态。

图6为该光学机械鼠标的原理框图。图中在X，Y定位轴上其中的一路脉冲信号中设置脉冲开关4，作为本发明中所述的信号处理装置，当触发装置3触发本发明的运动轨迹的时候，将反向脉冲信号隔断。

本实施例中还包括控制装置8，该控制装置8可以在鼠标上增加功能按键，或者通过在键盘上设置热键或组合键实现，当控制装置8按下后，与控制装置8连接的信号线向触发装置3发送控制信号，启动触发装置3工作。控制装置8按下后，当有反向信号输入时，将输入信号断开，即X1、X2与Y1、Y2断开，此时将反向信号断开，鼠标反向移动时光标不移动，或者当控制装置8按下后，当有反向信号输入时，将输入信号进行反相处理如图5的相位延时电路。

第三实施例：目前的光学鼠标中一般都有两块集成电路，一块是CMOS/DSP芯片，一块是USB/PS2的接口转换芯片，CMOS/DSP芯片中包含三部分：图像摄取模块，DSP图像分析模块，X，Y方向相对位移脉冲输出模块。DSP图像分析模块芯片即为本实施例中的位置检测装置，接口芯片实际是对CMOS/DSP产生的脉冲信号进行计数并处理后，转换成USB/PS2信号输出，本实施例在转换成USB/PS2信号输出将脉冲信号通过该接口芯片进行处理，并通过触发装置触发。同样触发装置能够通过检测速度或按照添加鼠标按键触发方式，当检测到相应按键按下，接口芯片中脉冲信号处理装置就可以将接收到的脉冲信号全按照同一方向处理，然后向主机接口发出USB/PS2数据流。以下仅以加速度或速度实现触发装置为例进行阐述。

如图7所示，该光学鼠标41的CMOS/DSP芯片42将鼠标移动产生的脉冲信号发送至接口芯片43中的信号处理装置431，该信号处理装置431将反向脉冲信号进行反相或隔断，然后经由信号解析装置432转换成USB/PS2位移信号，通过鼠标与主机的接口44发送至主机，经由主机的鼠标驱动程序45处理后，由光标显示模块46显示光标的位置。

对于控制脉冲信号处理装置的触发装置，本实施例在接口芯片的固化软件中增加速度测算模块及反相信号处理模块，当检测到速度达到预定值时，则触发装置激活，将接收到的反向位移脉冲信号按照初始方向进行反相处理，最后形成相应的USB/PS2信号输出。

第四实施例：本实施例中的光标位置控制器为触摸屏。触摸屏对光标的控制原理是首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，通过触摸产生位移电信号，该触摸检测部件即本发明所述的位置检测装置，而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送至CPU，CPU处理后控制光标显示模块的输出信号。本实施例中的信号处理装置位于触摸屏控制器中，当接收到触摸点检测装置的触摸信息后，将反向触摸信息进行反向，或者阻止该反向信号。

本实施例中的触发装置通过在触摸屏的触摸检测部件上安装加速度传感器，当操作者的手指速度达到加速度传感器的速度阈值，则向信号处理装置发送触发信号。对于触发装置的实现同样能够通过在触摸屏控制器上通过软件实现，实现方法与第三实施例类似，不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1、一种光标位置控制器，包括：

输入装置，用于识别操作者的输入动作，产生输入信号；

位置检测装置，用于检测输入信号的位置变化，产生脉冲信号；

信号解析装置，用于接收所述脉冲信号，并将所述脉冲信号解析，转换为位移信号；其特征在于，还包括：

与所述信号解析装置和所述位置检测装置连接的信号处理装置，用于对接收到的脉冲信号进行处理；

与所述信号处理装置连接的触发装置，用于控制所述信号处理装置的工作状态。

2、根据权利要求1所述的光标位置控制器，其特征在于：所述信号处理装置用于将反向脉冲信号进行反相处理。

3、根据权利要求2所述的光标位置控制器，其特征在于：所述信号处理装置用于将反向脉冲信号隔断。

4、根据权利要求2或3所述的光标位置控制器，其特征在于，还包括：控制装置，用于控制触发装置的工作状态。

5、根据权利要求4所述的光标位置控制器，其特征在于：所述控制装置为控制按键，所述触发装置检测所述控制按键的状态，发送触发信号，控制所述信号处理装置的工作状态。

6、根据权利要求2或3所述的光标位置控制器，其特征在于：所述触发装置为速度或加速度感应装置。

7、根据权利要求2或3所述的光标位置控制器，其特征在于：所述触发装置包括脉冲计数器用于记录所述脉冲信号的个数，

脉冲个数比较电路，将所述脉冲信号的个数与预定值比较，发送触发信号。

8、一种控制屏幕光标位置的方法，其特征在于，包括步骤：

1)当控制屏幕光标移动时，识别操作者的输入动作，产生输入信号，并将输入信号转换成脉冲信号；

2)将正向脉冲信号转换成正向位移信号，控制光标正向移动；将反向脉冲信号按照预定规则转换成相应位移信号后，根据所述位移信号控制光标的移动。

9、根据权利要求8所述的控制屏幕光标位置的方法，其特征在于，所述预定规则具体为：将所述反向脉冲信号反相后转换为正向位移信号。

10、根据权利要求8所述的控制屏幕光标位置的方法，其特征在于，所述预定规则具体为：将所述反向脉冲信号关闭。

11、根据权利要求9或10所述的控制屏幕光标位置的方法，其特征在于，所述步骤1)之前还包括，按照下述方式检测触发信号：

设定触发开关，所述触发开关处于工作状态时，发送触发信号，如果检测到所述触发信号，则执行步骤2)。

12、根据权利要求9或10所述的控制屏幕光标位置的方法，其特征在于，所述步骤2)之前还包括，按照下述方式检测触发信号：

当正向脉冲信号或反向脉冲信号的频率或宽度超过触发阈值时发送触发信号，当检测到所述触发信号，则执行步骤2)。

13、根据权利要求12所述的控制屏幕光标位置的方法，其特征在于，还包括：预先设定正向脉冲信号或反向脉冲信号的频率或宽度的触发特征门限值，根据所述触发特征门限值和所述触发阈值判断是否发送触发信号。

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