TW201520829A - 電子輸入裝置 - Google Patents

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Chun-Ho Chen
Yu-Hung Chang
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Abstract

本發明揭露一種電子輸入裝置，包含一底座、一操作部、一觸控偵測模組及一轉動偵測模組。該操作部具有一頂表面、一底表面及一按鍵。該操作部以該底表面朝向該底座之一凹槽而設置於該凹槽中，該頂表面突出該底座且其上包含一觸控區域及一非觸控區域，該按鍵設置於該頂表面，該觸控區域相鄰於該按鍵，該操作部能相對於該底座轉動。該觸控偵測模組設置於該操作部以偵測於該觸控區域上之觸控操作。該轉動偵測模組設置於該操作部以及該底座之間用以偵測該底表面相對於該凹槽之轉動。使用者可單手放置於該頂表面上以實施按鍵、觸控或轉動操作。

Description

電子輸入裝置
本發明關於一種電子輸入裝置，尤指一種具有多種輸入方式之電子輸入裝置。
一般滑鼠或是軌跡球滑鼠通常僅提供按鍵、滾輪及平面移動的輸入方式，故通常僅能提供平面二維方向(X軸與Y軸)的移動功能，對於三維方向(Z軸)的移動操作，則需搭配鍵盤的操作方能實現。例如，若需要縮放網頁內容時，除了點選瀏覽器的功能選單之外，另一種方式就是按下鍵盤Ctrl鍵，再搭配滑鼠滾輪方能達成。又例如，對於繪製3D動畫、CAD模型，因一般滑鼠或是軌跡球滑鼠無法同時提供三維方向(X軸、Y軸與Z軸)的物件操作(例如物件的縮放、旋轉及翻轉)，使得工作人員需同時以雙手操作滑鼠、鍵盤以完成前述物件操作，造成一定程度上的不便。另外，目前已有觸控滑鼠問市，觸控滑鼠主要於前述一般滑鼠的頂表面提供觸控功能，甚至取消機械式按鍵。觸控雖可提供多樣化的輸入，但此類觸控滑鼠對於平面二維方向(X軸與Y軸)的移動，仍以整個裝置的移動來實現，故如同前述一般滑鼠，仍需要一定的操作空間，造成使用上的限制。
鑑於先前技術中的問題，本發明的目的之一在於提供一種電子輸入裝置，可提供多樣化的輸入，使得使用者得以單手即可完成多種操作，例如物件的三維操作。
本發明之電子輸入裝置包含一底座、一操作部、一觸控偵測模組及一轉動偵測模組。該底座具有一凹槽。該操作部具有一頂表面、一底表面 及一按鍵。該操作部以該底表面朝向該凹槽而設置於該凹槽中，該頂表面突出該底座且其上包含一觸控區域及一非觸控區域，該按鍵設置於該頂表面，該觸控區域相鄰於該按鍵，該操作部能相對於該底座轉動。該觸控偵測模組設置於該操作部以偵測於該觸控區域上之觸控操作。該轉動偵測模組設置於該操作部以及該底座之間用以偵測該底表面相對於該凹槽之轉動。藉此，使用者可單手放置於該頂表面上以實施按鍵、觸控或轉動操作，其中該非觸控區域可支撐使用者手部重量以減輕使用操作上的疲勞度，該觸控區域可接受二維的觸控操作(包含單點觸碰、多點觸碰、單滑動軌跡、多滑動軌跡及其組合操作)，該操作部相對該底座的轉動可提供物件移動、轉動等操作。因此，本發明之電子輸入裝置提供多樣化的輸入，使得使用者無需移動該電子輸入裝置，即可實現多種物件操作，包含移動、縮放、旋轉、翻轉等。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1‧‧‧電子輸入裝置
3‧‧‧3D物體
10‧‧‧底座
12‧‧‧操作部
14‧‧‧觸控偵測模組
16‧‧‧轉動偵測模組
18‧‧‧控制器
20‧‧‧傳輸介面
22‧‧‧移動偵測模組
24‧‧‧切換開關
102‧‧‧凹槽
104‧‧‧第一磁性件
106‧‧‧底表面
122‧‧‧頂表面
124‧‧‧底表面
126‧‧‧機械式按鍵
128‧‧‧第二磁性件
162‧‧‧滾動件
1222‧‧‧觸控區域
1224‧‧‧非觸控區域
P1‧‧‧平面
第1圖為根據本發明之一較佳實施例之電子輸入裝置之功能方塊圖。
第2圖為根據該較佳實施例之電子輸入裝置之示意圖。
第3圖為第2圖中電子輸入裝置之爆炸圖。
第4圖為第2圖中電子輸入裝置之操作部之俯視圖。
第5圖為第2圖中操作部之側視圖。
第6圖為第2圖中電子輸入裝置之底座之剖面示意圖。
第7圖為第2圖中電子輸入裝置之操作部相對於底座左右旋轉之示意圖。
第8圖為第2圖中電子輸入裝置之操作部相對於底座前後旋轉之示意圖。
第9圖為第2圖中電子輸入裝置之操作部相對於底座水平旋轉之示意圖。
第10圖為電腦3D物體旋轉之示意圖。
第11圖為第2圖中電子輸入裝置之仰視圖。
第12圖為第2圖中電子輸入裝置放置於一平面上之俯視圖。
第13圖及第14圖分別為於第2圖中電子輸入裝置之操作部之觸控區域上實施不同觸控操作之側視示意圖。
請參閱第1至第3圖，第1圖為根據本發明之一較佳實施例之電子輸入裝置1之功能方塊圖，第2圖為電子輸入裝置1之示意圖，第3圖為電子輸入裝置1之爆炸圖。電子輸入裝置1包含一底座10、一操作部12、一觸控偵測模組14、一轉動偵測模組16、一控制器18及一傳輸介面20。底座10具有一凹槽102。操作部12具有一頂表面122、一底表面124及二機械式按鍵126。操作部12以底表面124朝向凹槽102而設置於凹槽102中。頂表面122突出底座10。機械式按鍵126設置於頂表面122。頂表面122定義一觸控區域1222及一非觸控區域1224，以虛影線表示於圖中。觸控區域1222相鄰於機械式按鍵126。操作部12能相對於底座10轉動，亦即底表面124相對於凹槽102於操作部12與凹槽102間之滑動面上可產生二維的滑動。觸控偵測模組14設置於操作部12，用以偵測於觸控區域1222上之觸控操作。轉動偵測模組16用以偵測底表面124相對於凹槽102之轉動。控制器18分別與觸控偵測模組14、轉動偵測模組16及機械式按鍵126電連接以接收觸控訊號、轉動訊號及按鍵觸發訊號並透過傳輸介面20(例如有線或無線傳輸媒介)至外部裝置(例如電腦主機)。
請併參閱第4至第6圖，第4圖為操作部12之俯視圖，第5圖為操作部12之側視圖，第6圖為底座10之剖面示意圖，其中虛線圓表達一球面輪廓，亦即前述操作部12與凹槽102間之滑動面。進一步來說，非觸控區域1224相鄰於機械式按鍵126，觸控區域1222圍繞非觸控區域1224及機械式按鍵126。使用時，使用者可單手放置於操作部12的頂表面122上，利用非觸控區域1224托持手掌，手指即可自然放置於機械式按鍵126及觸控區域1222上，以進行按鍵按壓及觸控操作。於本實施例中，機械式按鍵126包含 左、右鍵，但本發明不以此為限，如在其他實施例中，可透過觸控偵測模組14以觸控式按鍵取代機械式按鍵126。觸控偵測模組14可利用現有觸控偵測技術實作，此為習知技藝者可輕易完成，不另贅述。此外，於實施例中，操作部12的大小約足供使用者將整個手展開放置於頂表面122上，且頂表面122呈卵石形狀，例如以一橢面實作，此結構有助於降低使用者的操作疲勞度，但本發明不以此為限。
此外，使用者可利用單手轉動操作部12。於本實施例中，凹槽102係一球面凹槽，底表面124對應地係與該球面凹槽匹配之一球面，故操作部12於凹槽102中可相對於底座10自由轉動(例如包含左右、前後、水平或其組合之旋轉)，但本發明不以此為限；其中於球面輪廓。於實作上，為避免或減少底表面124與凹槽102間之磨擦，可利用滾動件(例如滾珠或其他以滾動方式提供減少或避免磨擦的物件)支承底表面124。於本實施例中，轉動偵測模組16包含複數個滾動件162，可轉動地設置於凹槽102內並滾動接觸底表面124。於本實施例中，滾動件162計有四個，平均對稱設置，但本發明不以此為限。當底表面124相對於凹槽102轉動時，滾動件162被底表面124帶動，轉動偵測模組16即可有效地通過滾動件162的滾動以偵測底表面124相對於凹槽102之轉動，亦即可衡量底表面124於凹槽102中之相對位置。於本實施例中，滾動件162為滾珠，亦同時作為底表面124與凹槽102間之軸承，經由底表面124支承操作部12。
補充說明的是，於實作上，轉動偵測模組亦可透過光學偵測的方式偵測底表面124相對於凹槽102之轉動。另外，於本實施例中，底座10還包含一第一磁性件104，設置於凹槽102中，原則上設置於中心底部。操作部12對應地包含一第二磁性件128，設置於底表面124，原則上亦對應地位於底表面124之最底部。第一磁性件104與第二磁性件128相互吸引，可提供操作部12復位的功能，亦有助於減少操作部12遺失的機會。於實作上，第一磁性件104及第二磁性件128可均為磁鐵，以相異極性相對設置；或是， 第一磁性件104及第二磁性件128其中之一為磁鐵，另一為導磁件，亦能產生相互吸引的效果。
如前述說明，本發明之電子輸入裝置1可同時提供觸控區域1222的觸控操作、按鍵126的按壓操作及操作部12整體相對於底座10的二維旋轉。利用此多樣化輸入的特性，使用者自得以單手即可完成多種操作。接著將簡單說明利用操作部12與底座10之相對轉動來實現物件(例如游標、3D繪圖應用程式中之物體)的移動、旋轉操作。請參閱第2圖及第7至第10圖，第7圖為操作部12相對於底座10左右旋轉之示意圖，第8圖為操作部12相對於底座10前後旋轉之示意圖，第9圖為操作部12相對於底座10水平旋轉之示意圖，第10圖為電腦3D物體3旋轉之示意圖。於電子輸入裝置1之一實際應用中，操作部12相對於底座10之左右旋轉(即繞著Y軸旋轉)對應游標於X軸的移動；操作部12相對於底座10之前後旋轉(即繞著X軸旋轉)對應游標於Y軸的移動；操作部12相對於底座10之水平旋轉(即繞著Z軸旋轉)則可忽視。
於電子輸入裝置1之另一實際應用中，操作部12相對於底座10之左右旋轉(即繞著Y軸旋轉)對應3D物體3於X軸的移動；操作部12相對於底座10之前後旋轉(即繞著X軸旋轉)對應3D物體3於Y軸的移動；操作部12相對於底座10之水平旋轉(即繞著Z軸旋轉)對應3D物體3繞著Z軸的旋動。
於電子輸入裝置1之又一實際應用中，操作部12相對於底座10之左右旋轉(即繞著Y軸旋轉)對應3D物體3繞著Y軸的旋動；操作部12相對於底座10之前後旋轉(即繞著X軸旋轉)對應3D物體3繞著X軸的旋動；操作部12相對於底座10之水平旋轉(即繞著Z軸旋轉)對應3D物體3繞著Z軸的旋動。此時，操作部12相對於底座10之旋轉即與3D物體3之旋轉同步，可提供使用者對3D物體3直覺式的三維旋轉操作。
請參閱第1、第11及第12圖，第11圖為電子輸入裝置1之仰視 圖，第12圖為電子輸入裝置1放置於一平面P1上之俯視圖。於本實施例中，電子輸入裝置1更包含一移動偵測模組22及一切換開關24，移動偵測模組22設置於底座10之一底表面106並與控制器18電連接，切換開關24與轉動偵測模組16或控制器18電連接。移動偵測模組22可利用現有移動偵測技術(例如習知滑動之移動偵測技術)實作，此為習知技藝者可輕易完成，不另贅述。當底座10以底表面朝向平面P1(例如桌面)而放置於平面P1上時，移動偵測模組22能用以偵測底座10相對於平面P1之移動，控制器18即可自移動偵測模組22接收移動訊號並透過傳輸介面20至外部裝置。切換開關24可操作(例如使用者撥動切換開關24)以禁能或致能轉動偵測模組16。例如轉動偵測模組16被禁能時，電子輸入裝置1即如傳統滑鼠一般地操作；又例如轉動偵測模組16被致能時，前述底座10相對於平面P1之移動即可對應游標或3D物體3之平面移動(即於X軸、Y軸的移動)。
由於操作部12之觸控區域1222可感測二維的觸控操作，故使用者可於觸控區域1222上實施多種觸控操作，包含單點觸碰、多點觸碰、單滑動軌跡、多滑動軌跡、前述操作之組合等等。接著將簡單說明利用於觸控區域1222上之觸控操作來實現3D物體3之旋轉、放大或縮小操作。請參閱第13圖及第14圖，分別為於觸控區域1222上實施不同觸控操作之側視示意圖。如第13圖所示，使用者可利用手指於觸控區域1222上大致水平滑動(以箭頭表示於第13圖中)以使3D物體3旋轉；如第14圖所示，使用者可利用手指於觸控區域1222上大致垂直地向上或向下滑動(以箭頭表示於第14圖中)以使3D物體3對應地放大或縮小顯示。另外，於實際應用中，可設定電子輸入裝置1為左手操作或右手操作，以右手操作為例，第13圖所示之觸控操作可視為姆指滑動而將之對應為習知滑鼠的滾輪操作。
如前述說明，本發明之電子輸入裝置1具有多輸入方式(包含按鍵按壓、觸控輸入、旋轉輸入、移動輸入等)。於前述使用電子輸入裝置1之態樣中，雖對各種輸入模式各別說明，但於實際應用中，自可依實際需求而混 合使用，不待贅述。簡言之，本發明之電子輸入裝置提供多樣化的輸入，使得使用者無需移動該電子輸入裝置，即可實現多種物件操作，包含移動、縮放、旋轉、翻轉等。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧電子輸入裝置
10‧‧‧底座
12‧‧‧操作部
102‧‧‧凹槽
104‧‧‧第一磁性件
122‧‧‧頂表面
124‧‧‧底表面
126‧‧‧機械式按鍵
128‧‧‧第二磁性件
162‧‧‧滾動件
1222‧‧‧觸控區域
1224‧‧‧非觸控區域

Claims (12)

  1. 一種電子輸入裝置，包含：一底座，具有一凹槽；一操作部，具有一頂表面、一底表面及一按鍵，該操作部以該底表面朝向該凹槽而設置於該凹槽中，該頂表面至少部份突出該底座，該按鍵設置於該頂表面，該頂表面包含一觸控區域及一非觸控區域，該觸控區域相鄰於該按鍵，該操作部能相對於該底座轉動；一觸控偵測模組，設置於該操作部，用以偵測於該觸控區域上之觸控操作；以及一轉動偵測模組，設置於該操作部以及該底座之間，用以偵測該底表面相對於該凹槽之轉動。
  2. 如請求項1所述之電子輸入裝置，其中該非觸控區域相鄰於該按鍵，該觸控區域圍繞該非觸控區域及該按鍵。
  3. 如請求項1所述之電子輸入裝置，其中該凹槽係一球面凹槽，該底表面係與該球面凹槽匹配之一球面。
  4. 如請求項3所述之電子輸入裝置，其中該頂表面係一橢面。
  5. 如請求項1所述之電子輸入裝置，其中該轉動偵測模組包含複數個滾動件，可轉動地設置於該凹槽內並滾動接觸該底表面，該轉動偵測模組通過該滾動件的滾動以偵測該底表面相對於該凹槽之轉動。
  6. 如請求項5所述之電子輸入裝置，其中該複數個滾動件經由該底表面支承該操作部。
  7. 如請求項6所述之電子輸入裝置，其中該滾動件係一滾珠。
  8. 如請求項1所述之電子輸入裝置，其中該底座包含一第一磁性件，設置於該凹槽中，該操作部包含一第二磁性件，設置於該底表面並與該第一磁性件相互吸引。
  9. 如請求項1所述之電子輸入裝置，更包含一移動偵測模組，設置於該底座之一底表面，當該底座以該底表面朝向一平面而放置於該平面上時，該移動偵測模組能用以偵測該底座相對於該平面之移動。
  10. 如請求項9所述之電子輸入裝置，更包含一切換開關，與該轉動偵測模組電連接且可操作以禁能該轉動偵測模組。
  11. 如請求項1所述之電子輸入裝置，其中該按鍵係為機械式按鍵。
  12. 如請求項1所述之電子輸入裝置，其中該按鍵係為觸控式按鍵。
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