TW202343207A

TW202343207A - 滾輪按鈕裝置及其控制方法

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Publication number: TW202343207A
Application number: TW111115985A
Authority: TW
Inventors: 廖唯智; 陳志強; 曾緒祥
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-11-01

Abstract

一種滾輪按鈕裝置及其控制方法。滾輪按鈕裝置包括旋鈕、刻度盤、復位件、至少一個光電感測器及處理器。旋鈕配置以在一軸線上旋轉及沿著軸線平移。刻度盤配置以與旋鈕同步在軸線上旋轉並沿著軸線平移，刻度盤具有繞著軸線間隔設置的多個開口。復位件設置鄰近於旋鈕，以復位平移後的旋鈕。光電感測器發射光至刻度盤，並偵測經由刻度盤反射或經由開口穿透的光，以生成光訊號。處理器耦接光電感測器，接收並分析光訊號，以根據光訊號的變化，輸出按壓指令及轉動指令中的至少一者。

Description

滾輪按鈕裝置及其控制方法

本揭露是有關於一種控制裝置及方法，且特別是有關於一種滾輪按鈕裝置及其控制方法。

近來市面上某些針對創作者的筆記型電腦，會加上旋鈕的功能，以增進對於創作者在使用上的便利。該類的產品目前有結合觸控板的虛擬旋鈕，也有獨立的實體旋鈕。

虛擬旋鈕的一般做法為在觸控板上以圖形方式劃分特定區域，並利用觸控板本身的感測器，當使用者以手指在該特定區域移動時，觸控板可將感應到的訊號轉為旋鈕相關的指令，藉此來達成旋鈕的功能。虛擬旋鈕結合觸控板最大的優點是花費低，但是相對的使用上手感不如實體旋鈕直覺。

而實體旋鈕雖然手感較好，但是花費相對較高，因此若想在費用與操控性上取得平衡相對來講不容易。

本揭露一實施例提供一種滾輪按鈕裝置，其包括旋鈕、刻度盤、復位件、至少一個光電感測器及處理器。旋鈕配置以在一軸線上旋轉及沿著軸線平移。刻度盤配置以與旋鈕同步在軸線上旋轉並沿著軸線平移，刻度盤具有繞著軸線間隔設置的多個開口。復位件設置鄰近於旋鈕，以復位平移後的旋鈕。光電感測器發射光至刻度盤，並偵測經由刻度盤反射或經由開口穿透的光，以生成光訊號。處理器耦接光電感測器，接收並分析光訊號，以根據光訊號的變化，輸出按壓指令及轉動指令中的至少一者。

本揭露一實施例提供一種滾輪按鈕裝置的控制方法，滾輪按鈕裝置包括經配置以在一軸線上旋轉及沿著軸線平移的旋鈕及刻度盤、經配置以復位平移後的旋鈕的復位件、至少一個光電感測器及處理器。處理器經配置以利用光電感測器發射光至刻度盤，並偵測經由刻度盤反射或經由開口穿透的光，以生成光訊號，以及分析光訊號，以根據光訊號的變化，輸出按壓指令及轉動指令中的至少一者。

在一些實施例中，刻度盤每隔固定距離設置開口，且開口的寬度在起始位置至結束位置的區間內沿順時針方向或逆時針方向逐漸增加，其中光電感測器偵測經由開口穿透的光，以生成所述光訊號。

在一些實施例中，處理器在光電感測器所偵測光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的寬度隨時間由小變大或由大變小時，輸出以順時針方向或逆時針方向轉動的轉動指令。

在一些實施例中，處理器在光電感測器所偵測的光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的強度由小變大時，輸出按壓指令。

在一些實施例中，刻度盤在起始位置至結束位置的區間內沿順時針方向或逆時針方向逐漸增加所述開口之間的距離，且開口的寬度相同，其中光電感測器偵測經由刻度盤反射的光，以生成光訊號。

在一些實施例中，處理器在光電感測器所偵測的光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的寬度隨時間由小變大或由大變小時，輸出以順時針方向或逆時針方向轉動的轉動指令。

在一些實施例中，旋鈕配置於觸控板周圍，刻度盤延伸至所述觸控板下方，光電感測器配置於觸控板下方，以對延伸至觸控板下方的刻度盤發射光，並偵測經由刻度盤反射或經由開口穿透的光，以生成光訊號。

在一些實施例中，處理器為觸控板的觸控積體電路（integrated circuit，IC）的處理器。

在一些實施例中，光電感測器包括反射式光電感測器或穿透式光電感測器。

為讓本揭露能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明實施例的滾輪按鈕裝置是利用光電感測器的特性，來實現實體旋鈕的功能。其中，本發明實施例通過在旋鈕下方配置與其連動的刻度盤，在刻度盤上間隔設置多個開口並對其照光，使得光電感測器能夠偵測到經由刻度盤反射或經由開口穿透的光以生成光訊號，而通過分析此光訊號中的波形變化，即可辨識出使用者對於旋鈕的按壓及轉動操作，從而輸出對應的按壓指令及轉動指令。

圖1A與圖1B是根據本發明一實施例所繪示的滾輪按鈕裝置的示意圖。請參照圖1，本發明實施例的滾輪按鈕裝置10包括旋鈕11、刻度盤12、復位件13、至少一個光電感測器14及處理器15。

旋鈕11經配置以在一軸線上旋轉及沿著軸線平移，用以接收使用者的按壓操作及轉動操作。

刻度盤12經配置以與旋鈕同步在軸線上旋轉並沿著軸線平移。其中，刻度盤12具有繞著軸線間隔設置的多個開口。

復位件13例如是彈簧或是磁鐵等可響應按壓而產生回復力的元件，其係設置鄰近於旋鈕11，以復位平移後的旋鈕11。

光電感測器14是用以發射光至刻度盤12，並偵測經由刻度盤反射或經由開口穿透的光，以生成光訊號。在一些實施例中，光電感測器14是反射式光電感測器，其中包括發射器及接收器，以由發射器發射光至刻度盤12，並由接收器偵測經由刻度盤12反射的光，以生成光訊號。在一些實施例中，光電感測器14是穿透式光電感測器，其包括配置於待測物件（即，刻度盤12）兩端的發射器及接收器，以由發射器發射光至刻度盤12，並由接收器偵測經由刻度盤12的開口穿透的光，以生成光訊號。

處理器15例如是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、微處理器（Microprocessor）、微控制器（Microcontroller）、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）或可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD），或其他類似裝置或這些裝置的組合。在一些實施例中，處理器15也可以是觸控板的觸控積體電路（integrated circuit，IC）的處理器，但不限於此。

在一些實施例中，刻度盤12係每隔固定距離設置一個開口，且這些開口的寬度在起始位置至結束位置的區間內係沿順時針方向或逆時針方向逐漸增加。其中，所述區間例如是0°至180°，或是0°至360°，在此不設限。

在一些實施例中，旋鈕11係配置於觸控板（未繪示）周圍，而與觸控板結合，以提供滾輪按鈕的功能。舉例來說，圖2是根據本發明一實施例所繪示的滾輪按鈕裝置的配置示意圖。請參照圖2，本發明實施例的滾輪按鈕裝置10係配置於觸控板20周圍。其中，觸控板20係固定於殼體30上，其中包括觸控感測器21、覆蓋觸控感測器21的玻璃22，以及可響應按壓而發出震動回饋的力觸覺（haptics）裝置23。刻度盤12係延伸至觸控板20下方，光電感測器14亦配置於觸控板20下方，以對延伸至觸控板20下方的刻度盤12發射光，並偵測經由刻度盤12反射或經由其開口122穿透的光，以生成光訊號。

需說明的是，刻度盤12係設計為每隔固定距離設置一個開口122，而在0°至180°的區間內，這些開口122的寬度係沿順時針方向逐漸增加；在180°至360°的區間內，這些開口122的寬度也沿順時針方向逐漸增加。通過在刻度盤12上設置多個寬度不同的開口122，便可透過分析光電感測器14所測得的光訊號來分辨使用者對於旋鈕11的轉動或按壓操作，進而轉換成對應的指令傳送到系統以執行對應的功能。

詳細而言，圖3是依照本發明一實施例所繪示的滾輪按鈕裝置的控制方法的流程圖。請同時參照圖1及圖3，本實施例的方法適用於上述的滾輪按鈕裝置10。以下即搭配滾輪按鈕裝置10的各項元件說明本實施例的控制方法的詳細步驟。

在步驟S302中，由滾輪按鈕裝置10的處理器15利用光電感測器14發射光至刻度盤12。

在步驟S304中，由處理器15利用光電感測器14偵測經由刻度盤12反射或經由刻度盤12上的開口穿透的光，以生成光訊號。

在步驟S306中，由處理器15分析光訊號，以根據光訊號的變化，輸出按壓指令及轉動指令中的至少一者。

在一些實施例中，刻度盤係每隔固定距離即設置一個開口，這些開口的寬度在起始位置至結束位置的區間內沿順時針方向或逆時針方向逐漸增加。其中，光電感測器偵測經由開口穿透的光，以生成光訊號。處理器則是在光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的寬度隨時間由小變大或由大變小時，輸出以順時針方向或逆時針方向轉動的轉動指令；而在光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的強度由小變大或由大變小時，輸出按壓指令。

舉例來說，若刻度盤中開口的設計是採用順時針方向逐漸變大，則當光電感測器所偵測的光訊號中相鄰兩個波的寬度是由小變大（即，後者大於前者）時，則代表旋鈕是以逆時針方向旋轉。考量到使用者在旋轉旋鈕時可能瞬間逆轉方向，在一些實施例中，可設計成當光電感測器所偵測的光訊號中相鄰三個波的寬度是由小變大（即，第二個波的寬度大於第一個波的寬度，且第三個波的寬度大於第二個波的寬度）時，才認定旋鈕是以逆時針方向旋轉，而發出轉動指令。同理，考量到使用者按壓旋鈕的誤動作，可設計成當光電感測器所偵測的光訊號中相鄰三個波的強度是由大變小（即，第二個波的強度小於第一個波的強度，且第三個波的強度小於第二個波的強度）時，代表旋鈕被按壓。然而，上述實施方式僅為舉例說明，並非用以限制本發明，在其他實施例中，也可以根據光訊號中相鄰多個波的寬度及強度的變化，判斷使用者的不同操作，而對應輸出不同的指令。

在一些實施例中，刻度盤在起始位置至結束位置的區間內沿順時針方向或逆時針方向逐漸增加開口之間的距離，且這些開口的寬度相同，其中光電感測器偵測經由刻度盤反射的光，以生成光訊號。處理器則是在光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的寬度隨時間由小變大或由大變小時，輸出以順時針方向或逆時針方向轉動的轉動指令；而在光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的強度由小變大或由大變小時，輸出按壓指令。

詳細而言，圖4是依照本發明一實施例所繪示的光訊號的波形圖。請同時參照圖2及圖4，波形42繪示當旋鈕11未被按壓時，光電感測器14偵測從刻度盤12反射的光所得的光訊號，波形44則繪示當旋鈕11被按壓時，光電感測器14偵測從刻度盤12反射的光所得的光訊號。其中，當旋鈕11被按壓時，刻度盤12至光電感測器14的距離增加，光電感測器14所偵測到的反射光的強度將會變弱。因此，由光電感測器14所輸出的光訊號的強度變化，即可判斷出旋鈕11是否被按壓。

此外，當光電感測器14掃到刻度盤12上0°至180°的區間內的8個開口122時，由於所發射的光將穿過開口122而未反射，因此在所測得的光訊號的波形42中將呈現出波谷P1~P8，其中波谷P1~P8的寬度與這些開口122的寬度相對應，而可代表旋鈕11的刻度。若波谷P1~P8的寬度逐漸變大（波的密度逐漸變疏），則可得知刻度盤12是以逆時針的方式旋轉；而若波谷P1~P8的寬度逐漸變小（波的密度逐漸變密），則可得知刻度盤12是以順時針的方式旋轉。因此，由光電感測器14所輸出的光訊號的密度變化，即可判斷出旋鈕11是否被按壓。此外，若波的密度是由疏變密再變疏，或是由密變疏再變密，則代表已旋轉超過180°的分界。惟，上述圖3及圖4的實施例僅為舉例說明，在其他實施例中，刻度盤12上的開口也可以是在0°至360°的區間內，沿順時針方向逐漸增加或減少寬度，在此不設限。

需說明的是，針對不同的光電感測器（反射式、穿透式），本發明實施例的滾輪按鈕裝置可採用不同的刻度盤設計，同樣可實現轉動操作的偵測。

舉例來說，圖5A是依照本發明一實施例所繪示的刻度盤的配置圖，圖5B是依照本發明一實施例所繪示的光訊號的波形圖，圖5C是依照本發明一實施例所繪示的另一種刻度盤的配置圖。

請同時參照圖5A及圖5B，刻度盤52是採用每隔固定距離設置開口的方式，其中開口L1~L6的寬度逐漸減少，光電感測器是採用穿透式光電感測器，其可偵測經由開口L1~L6穿透的光，以生成光訊號。

圖5B的波形圖54是由光電感測器對圖5A的刻度盤52發射光並偵測經由開口L1~L6穿透的光所生成的光訊號的波形圖。在波形圖54中，單一畫面期間係劃分成6個子畫面期間，每個子畫面期間包括定址期間，此定址期間即對應於刻度盤52上開口L1~L6之間的區域。當光電感測器的光照射到這些區域時將被刻度盤52遮蔽，因此在波形圖54中，光訊號在定址期間是在關的狀態；當光電感測器的光照射到開口L1~L6時則將穿透開口L1~L6，而由另一側的接收器偵測，因此在波形圖54中，光訊號在照光期間是在開的狀態。其中，波形圖54中的照光期間的長度對應於刻度盤52上開口L1~L6的寬度，具有32：16：8：4：2：1的比例。而由此照光期間的長度變化，對比刻度盤52中的開口L1~L6的設計，即可推得使用者是以順時針還是逆時針的方式轉動旋鈕。

另一方面，請參照圖5C，刻度盤56是採用固定開口寬度的方式，並逐漸增加開口之間的區域L1’~L6’的寬度，光電感測器則是採用反射式光電感測器，其可偵測經由區域L1’~L6’反射的光，以生成光訊號。

圖5B的波形圖54也可以是由光電感測器對圖5C的刻度盤56發射光並偵測經由區域L1’~L6’反射的光所生成的光訊號的波形圖。在波形圖54中，每個子畫面期間中的定址期間可對應於刻度盤56上的開口。當光電感測器的光照射到開口時將會穿越而不會反射，因此在波形圖54中，光訊號在定址期間是在關的狀態；當光電感測器的光照射到區域L1’~L6’時則會從區域L1’~L6’反射，而由接收器偵測，因此在波形圖54中，光訊號在照光期間是在開的狀態。其中，波形圖54中的照光期間的長度對應於刻度盤56上區域L1’~L6’的寬度，具有32：16：8：4：2：1的比例。而由此照光期間的長度變化，對比刻度盤56中的區域L1’~L6’的設計，則可推得使用者是以順時針還是逆時針的方式轉動旋鈕。

綜上所述，本發明實施例的滾輪按鈕裝置及其控制方法，通過在旋鈕下方配置與其連動的刻度盤，並在刻度盤上間隔設置多個開口，使得光電感測器能夠通過偵測經由刻度盤反射或經由開口穿透的光來生成光訊號，而通過分析此光訊號中的波形變化，即可辨識出使用者對於旋鈕的按壓及轉動操作，從而輸出對應的按壓指令及轉動指令。此滾輪按鈕裝置可利用既有觸控板的硬體架構，在觸控板周圍加上簡單的元件即可實現實體旋鈕的功能，達到使用最小的花費以增加功能性的目的。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍及其均等範圍所界定者為準。

10:滾輪按鈕裝置 11:旋鈕 12:刻度盤 13:復位件 14:光電感測器 15:處理器 20:觸控板 21:觸控感測器 22:玻璃 23:力觸覺裝置 30:殼體 40、54:波形圖 42、44:波形 52、56:刻度盤 122、L1~L6:開口 L1’~L6’:區域 P1~P8、P1’~P8’:波谷 S302~S306:步驟

圖1A與圖1B是根據本發明一實施例所繪示的滾輪按鈕裝置的示意圖。圖2是根據本發明一實施例所繪示的滾輪按鈕裝置的配置示意圖。圖3是依照本發明一實施例所繪示的滾輪按鈕裝置的控制方法的流程圖。圖4是依照本發明一實施例所繪示的光訊號的波形圖。圖5A是依照本發明一實施例所繪示的刻度盤的配置圖。圖5B是依照本發明一實施例所繪示的光訊號的波形圖。圖5C是依照本發明一實施例所繪示的另一種刻度盤的配置圖。

10:滾輪按鈕裝置

11:旋鈕

12:刻度盤

13:復位件

14:光電感測器

15:處理器

Claims

一種滾輪按鈕裝置，包括：旋鈕，配置以在一軸線上旋轉及沿著所述軸線平移；刻度盤，配置以與所述旋鈕同步在所述軸線上旋轉並沿著所述軸線平移，所述刻度盤具有繞著所述軸線間隔設置的多個開口；復位件，設置鄰近於所述旋鈕，以復位平移後的所述旋鈕；至少一光電感測器，發射光至所述刻度盤，並偵測經由所述刻度盤反射或經由所述開口穿透的所述光，以生成光訊號；以及處理器，耦接所述光電感測器，接收並分析所述光訊號，以根據所述光訊號的變化，輸出按壓指令及轉動指令中的至少一者。
如請求項1所述的滾輪按鈕裝置，其中所述刻度盤每隔固定距離設置所述開口，且所述開口的寬度在起始位置至結束位置的區間內沿順時針方向或逆時針方向逐漸增加，其中所述光電感測器偵測經由所述開口穿透的所述光，以生成所述光訊號。
如請求項2所述的滾輪按鈕裝置，其中所述處理器在所述光電感測器所偵測的所述光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的寬度隨時間由小變大或由大變小時，輸出以順時針方向或逆時針方向轉動的所述轉動指令。
如請求項2所述的滾輪按鈕裝置，其中所述處理器在所述光電感測器所偵測的所述光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的強度由小變大或由大變小時，輸出所述按壓指令。
如請求項1所述的滾輪按鈕裝置，其中所述刻度盤在起始位置至結束位置的區間內沿順時針方向或逆時針方向逐漸增加所述開口之間的距離，且所述開口的寬度相同，其中所述光電感測器偵測經由所述刻度盤反射的所述光，以生成所述光訊號。
如請求項5所述的滾輪按鈕裝置，其中所述處理器在所述光電感測器所偵測的所述光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的寬度隨時間由小變大或由大變小時，輸出以順時針方向或逆時針方向轉動的所述轉動指令。
如請求項5所述的滾輪按鈕裝置，其中所述處理器在所述光電感測器所偵測的所述光訊號中相鄰兩個波或相鄰三個波的強度由小變大時，輸出所述按壓指令。
如請求項1所述的滾輪按鈕裝置，其中所述旋鈕配置於觸控板周圍，所述刻度盤延伸至所述觸控板下方，所述光電感測器配置於所述觸控板下方，以對延伸至所述觸控板下方的所述刻度盤發射所述光，並偵測經由所述刻度盤反射或經由所述開口穿透的所述光，以生成所述光訊號。
一種滾輪按鈕裝置的控制方法，所述滾輪按鈕裝置包括經配置以在一軸線上旋轉及沿著軸線平移的旋鈕及刻度盤、經配置以復位平移後的所述旋鈕的復位件、至少一個光電感測器及處理器，所述處理器經配置以：利用所述光電感測器發射光至所述刻度盤，並偵測經由所述刻度盤反射或經由所述開口穿透的光，以生成光訊號；以及分析所述光訊號，以根據所述光訊號的變化，輸出按壓指令及轉動指令中的至少一者。
如請求項11所述的方法，其中所述刻度盤每隔固定距離設置所述開口，且所述開口的寬度在起始位置至結束位置的區間內沿順時針方向或逆時針方向逐漸增加，其中所述光電感測器偵測經由所述開口穿透的所述光，以生成所述光訊號。