TWI454974B - 可程式觸摸感應控制器 - Google Patents

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TWI454974B
TWI454974B TW097128535A TW97128535A TWI454974B TW I454974 B TWI454974 B TW I454974B TW 097128535 A TW097128535 A TW 097128535A TW 97128535 A TW97128535 A TW 97128535A TW I454974 B TWI454974 B TW I454974B
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Hoe Chan
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Razer Asia Pacific Pte Ltd
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Description

可程式觸摸感應控制器
大體而言，本發明係關於電腦周邊之領域，詳言之，係關於使用者輸入裝置例如觸摸感應控制器。
一使用者輸入裝置或控制器係一種發送資訊至CPU進行處理的硬體裝置。如果沒有任一形式的使用者輸入，一電腦將缺少互動性，只能發揮一顯示裝置的功能，更像一台電視。當今的輸入裝置具有多種配置，包含控制桿、鍵盤、滑鼠、遊戲手柄、觸摸板及話筒。
多數電腦程式需要大量及頻繁的經由一滑鼠及/或一鍵盤的人為輸入。通常，如果缺失一滑鼠或一鍵盤，一使用者無法最大限度地(如果存在的話)使用某些電腦程式。這些電腦程式包括從文字處理程式到大型多人線上角色扮演遊戲(通常被稱為"MMORPG")以及到高度專用圖形設計軟體的任何程式。
對於使用者輸入來說，電腦滑鼠典型地具有三個按鈕(兩個主滑鼠鈕及一滑鼠滾輪)。在一標準QWERTY鍵盤上，通常具有上至104/105個按鍵。現代鍵盤可能提供更多按鍵，包括用於啟動某些程式的熱鍵。
在當前，某些應用程式允許滑鼠的各個按鈕及一鍵盤的某些按鍵被指派到不同的命令、巨集或鍵盤敲擊之組合。許多電腦程式具有過多的可用於一特定任務的命令。舉例來說，在一代表性的MMORPG中，使用者可控制一角色執行70-80或更多個動作。當然，並不是所有的對該使用者都同樣重要或以相同的頻率被使用。
在當今的人性化介面裝置例如一滑鼠及/或鍵盤中有固有的設計侷限性。對於滑鼠來說，每個滑鼠的該等按鈕及滾輪通常都被佈置在相同的地方(僅有極小變化)。同樣的，對於一鍵盤來說，QWERTY鍵盤按鈕及數字按鈕之該標準佈局通常都在相同的固定位置(僅有極小變化)。此外，因為該等按鈕的佈置被固定，所以該等按鈕之佈置並不具備所有使用者的相同人體工學因素，同時可能並不適合每個滑鼠使用者的骨骼特徵，例如較小的手或稍長的手指。
因為過多的命令，這些命令或命令組合通常必須被用於最大化該電腦程式的性能、功效及/或樂趣。
當前的人性化介面裝置受限於該等按鍵之佈置、按鍵個數及在不同軟體中多個命令專用的按鈕/按鍵之欠缺(雖然這最後一個問題可藉由將一滑鼠或鍵盤上之某些按鍵程式化或映射至不同功能的能力而被稍微緩解)。如果一程式之一使用者可更輕易、更快速或更方便地使用這些命令，則使用該電腦程式的產率、效率甚至樂趣將被增強。
桌上型電腦之觸摸板提供一種替代的使用者輸入格式。觸摸板藉由感應一手指之電容或感測器之間的電容而操作。電容感測器通常沿著該觸摸板之該等橫軸及縱軸分佈。該手指之位置係由來自這些感測器的電容圖案判定。一些觸摸板可藉由敲擊該觸摸板之一特殊角落或用兩個或更多手指敲擊來模擬多個滑鼠按鈕。然而這種觸摸板一般都位於一桌上型電腦自身上，可能並不適於一特殊使用者或應用程式。
因此，本發明之一目的係提供一種使用者輸入裝置例如電腦滑鼠、鍵盤或其他裝置，其可有利地包含一觸摸板之若干態樣並可針對特定應用程式及特定使用者偏好而最佳化。
揭示一種具有觸摸感應區域及可人體工學配置之特徵以適合單獨使用者的改進型使用者輸入裝置。
根據本發明，一人性化介面裝置可被配置以便藉由在一滑鼠、鍵盤或其他人性化介面裝置之任意部分上佈置觸摸感應表面(但不限於電容、電阻或紅外技術)來改變一滑鼠或鍵盤上按鈕的個數、佈置及功能。
此觸摸感應表面可被該使用者程式化或客製化，使得該使用者可具體指定：該觸摸感應表面的哪個區域在啟動時將發出一命令、一系列命令、巨集或擊鍵組合。這麼做該觸摸感應表面可有大量的部分及該等部分(segments)的組合，在啟動時，將發出不同命令。
如此程式化及客製化可被該使用者經由一圖形使用者介面(GUI)完成，使得該使用者可指派該觸摸感應表面之若干預定部分在啟動時發出某些命令。該使用者亦可以一種自由形式(free-form)自行決定選擇該觸摸感應表面之若干不同部分。該GUI可包含該觸摸感應表面之一視覺表示， 其根據使用者之決定而被映畫。
在一較佳實施例中，該使用者亦可映畫該觸摸感應表面的某些部分使得該等部分在啟動時不發出命令。以這種方式該使用者可選擇只映畫該觸摸感應表面在其手指(使用者決定)可輕易接觸範圍內的該等部分或在人體工學上更舒適的該等部分。
如上面所總結，本發明之實施例提供一可程式觸摸感應區域於一具有可選擇的機械致動之使用者輸入裝置上。
根據本發明之一態樣，程式化或客製化可由該使用者經由一圖形使用者介面(GUI)完成，使得該使用者可指派該觸摸感應表面的若干預定部分在啟動時發動某些命令。該使用者亦可以一種視其自行決定的自由形式選擇該觸摸感應表面之若干不同部分。該GUI可包含該觸摸感應表面之一視覺表示，其根據使用者之決定而被映畫。
該使用者亦可映畫該觸摸感應表面的某些部分使得其在啟動時不啟動命令。以這種方式，該使用者可選擇只映畫該觸摸感應表面在其手指(使用者決定)可輕易接觸範圍內的該等部分或在人體工學上更舒適地啟動的該等部分。
該區域之啟動可係經由該觸摸感應表面之該特定區域之一觸摸、該觸摸感應表面之一特定區域之觸摸的一個組合、該觸摸感應表面之該部分的該機械致動、該觸摸感應表面之該部分之機械致動的一個組合或在該觸摸感應表面上之觸摸及機械致動的多種組合。
該觸摸感應表面亦能同時檢測多個觸摸、該觸摸強度(所使用的力量)及一觸摸之速度(在擦過該觸摸感應表面的情況中)，不同系列的命令可基於這些檢測被發動。
為了使該使用者劃分及識別被該使用者客製化的該觸摸感應表面之該等不同的可映畫部分，該等區域可藉由使用如下所列出的一項或幾項而被劃分：
a)光；
b)顏色；
c)可視直線或字；
d)該表面上的紋理或實體凸塊；
e)該等區域下顯示不同圖像或圖片的小螢幕；
f)藉由在該等部分本身上的圖片；
g)一用於標準映畫的覆蓋物；
h)一不需要電力驅動產生文字、圖片或顏色的帶電層；
i)產生一附有允許一使用者置於表面上而不致動之可更換、透明覆蓋物的可客製化觸覺表面；或
j)藉由使用允許產生任何形狀以符合其下之顯示的電氣刺激可程式表面產生一可客製化觸覺表面。
上述該等專案可單獨使用或結合另一項使用。
任何光、顏色或可視直線都能被程式化，以便以某種方式閃爍或脈動用以產生裝飾性效果，而無須考慮其是否被程式化以執行某些功能。
現在參考該等圖式，傳統上一滑鼠具有兩個按鈕A及B(未顯示)。如圖1所顯示，通常該等按鈕所處的該區域可根據本發明被一觸摸感應表面替代，而不是必須機械致動的傳統按鈕。
如果按鈕A及B之該表面被一觸摸感應表面替代，其可根據本發明之一態樣被映畫以提供四個或更多個按鈕，通常如圖2所示。在圖2中，按鈕1已被兩個分離的觸摸感應表面(3、5)替代，而按鈕B則被兩個附加的觸摸感應表面(4、6)替代。
或者如圖3所示，該觸摸感應表面可以以一種自由形式劃分以適合該使用者之人體工學特徵。在此實例中，五個觸摸感應部分(7-11)被顯示。因為該觸摸感應表面亦能檢測多個觸摸、觸摸之力量及一擦過動作之速度，所以在一實施例中，區域8被映畫以充當一可向前、向後及兩側動作的滾輪。
在分割觸摸感應區域時，通常有用的是劃分獨立的區域使得該使用者獲得何種輸入將被提供至該中央處理單元的一個清晰指示。這可以多種方式完成。舉例來說，如圖4所示，為了劃分不同的區域，一些區域可被配置以發出不同顏色的光。在所顯示之實例中，區域12發出紅光，區域15發出藍光，因此它們可被該使用者輕易地劃分及識別出來。
在一替代實施例中，該觸摸感應表面亦可藉由一包含預先壓印在該觸摸感應表面上之直線20的預定網格佈局而被分割，該等直線分割出該等觸摸感應區域16-19。此實施例被顯示於圖5中。直線20可為視覺上的(例如形成一網格)或可實體地用凸脊或凹槽劃分若干區域。
仍在另一實施例中，該觸摸感應表面之該等不同部分被紋理劃分。如圖6所示，不同的紋理可被應用至一些該等部分(例如21)或所有該等部分(例如21-24)。
在圖7所顯示的另一個實施例中，該觸摸感應表面之該等不同部分(25-28)被一靠近其的小螢幕標出。
如圖8所顯示，該觸摸感應表面之該等不同部分(29-32)可被轉換為一螢幕並顯示一圖片、文字或圖示以顯示被映畫至該部分的該功能。或者該等觸摸感應表面可被放置在該滑鼠之左側或右側或其他任何地方以提供一無窮種按鈕及按鈕佈局。
作為對一手持裝置例如一觸摸板的替代，觸摸感應表面可被適接至一鍵盤的該等常規"QWERTY"鍵之上、側面或之下，此表面亦可被映畫。在圖9顯示的實例中，該觸摸感應表面位於該鍵盤之頂部並被映畫為六個部分40-45，各個該等部分的啟動將發出一不同的功能。該等不同功能可被程式化或預先建立。如果可被程式化，該鍵盤可附加地提供有一非揮發性記憶體(未顯示)，或者該應用程式可經由軟體執行映畫。圖10顯示該觸摸感應表面被配置在該等"QWERTY"按鍵之側面並被映畫為六個部分50-55，各個部分的啟動將發出一不同命令。
在圖11中，整個該鍵盤為一觸摸感應表面。該使用者可選擇程式化該鍵盤以充當一常規鍵盤，各個部分被映畫至一普通鍵盤之該等安鍵出現的地方。可選擇的是，作為對一數字按鍵板的替代，該觸摸感應的部分可被客製化以適應該使用者之需求。在此實施例中，該傳統數字按鍵板區域已被十二個區域60-71替代。該"QWERTY"按鍵部分亦可包含一覆蓋物以顯示該等按鍵被映畫之處，因為這是一個標準佈局。
在一較佳實施例中，該等區域本身係可程式化的。因此一應用程式可為該裝置建立為該應用程式而特別修改的特定區域並藉此控制所需之輸入。或者，藉由使用一圖形使用者介面，一使用者可"設計"一指向一特定應用程式、使用者偏好或兩者皆可的特定佈局，該設計可被儲存以便以後使用。多個如此之設定檔可被儲存以便在以後召回。
如圖12所示，作為一完整鍵盤之替代，一搖桿可實施描述於此的該觸摸方案。觸摸板74由一觸摸感應表面組成，且該使用者可選擇不同部分75-88以發動不同命令。
在圖13之一替代實施例中，該完整的人性化介面裝置由一觸摸感應表面組成，且劃分係經由一電子刺激膜90之使用而完成。該膜90在該表面93產生凸塊(91、92)或紋理。或者，其產生一人體工學形狀以適應一使用者之手。一電氣刺激可程式化表面可被使用以允許任何形狀的產生以符合其下的顯示。
在一實施例中，該電刺激可程式化表面使用一種材料例如電流變流體。電流變流體(ER流體)為極精細之電活躍顆粒(直徑通常為50微米)在一非導電流體中的懸浮體。這些流體的表觀粘度回應一電場以105 之數量級可逆改變。舉例來說，一代表性ER流體可以一毫秒級的回應時間從一液體之粘稠度變化為一膠體之粘稠度並變回來。此類型之ER流體通常被描述於美國專利公開案第2006/0099808號中，其全文以引用方式併入本文中，如同被完整陳述於此。
圖14顯示一在該觸摸感應表面上附有可更換、透明覆蓋物95的可客製化觸覺表面。此實施例所附加之優點係使用者可將他們的手指置於該等覆蓋物95上而不致動該等按鍵，如同他們通常會將手指置於一鍵盤上之按鍵一般。
雖然本發明藉由參考一個或更多個特定實施例而被描述，但熟練此技術者將理解可對該等實施例做出許多改變而不脫離本發明之精神及範圍。各個這些實施例及其明顯變型都被理解為在本發明之精神及範圍內，其係由如下之該等請求項所設定。
1．．．按鈕
2．．．按鈕
3．．．觸摸感應表面
4．．．觸摸感應表面
5．．．觸摸感應表面
6．．．觸摸感應表面
7．．．觸摸感應部分
8．．．觸摸感應部分
9．．．觸摸感應部分
10．．．觸摸感應部分
11．．．觸摸感應部分
12．．．觸摸感應區域
13．．．觸摸感應區域
14．．．觸摸感應區域
15．．．觸摸感應區域
16．．．觸摸感應區域
17．．．觸摸感應區域
18．．．觸摸感應區域
19．．．觸摸感應區域
20．．．直線
21．．．觸摸感應部分
22．．．觸摸感應部分
23．．．觸摸感應部分
24．．．觸摸感應部分
25．．．觸摸感應部分
26．．．觸摸感應部分
27．．．觸摸感應部分
28．．．觸摸感應部分
29．．．觸摸感應部分
30．．．觸摸感應部分
31．．．觸摸感應部分
32．．．觸摸感應部分
40．．．觸摸感應部分
41．．．觸摸感應部分
42．．．觸摸感應部分
43．．．觸摸感應部分
44．．．觸摸感應部分
45．．．觸摸感應部分
50．．．觸摸感應部分
51．．．觸摸感應部分
52．．．觸摸感應部分
53．．．觸摸感應部分
54．．．觸摸感應部分
55．．．觸摸感應部分
60．．．觸摸感應區域
61．．．觸摸感應區域
62．．．觸摸感應區域
63．．．觸摸感應區域
64．．．觸摸感應區域
65．．．觸摸感應區域
66．．．觸摸感應區域
67．．．觸摸感應區域
68．．．觸摸感應區域
69．．．觸摸感應區域
70．．．觸摸感應區域
71．．．觸摸感應區域
74．．．觸摸板
75．．．觸摸感應部分
76．．．觸摸感應部分
77．．．觸摸感應部分
78．．．觸摸感應部分
79．．．觸摸感應部分
80．．．觸摸感應部分
81．．．觸摸感應部分
82．．．觸摸感應部分
83．．．觸摸感應部分
84．．．觸摸感應部分
85．．．觸摸感應部分
86．．．觸摸感應部分
87．．．觸摸感應部分
88．．．觸摸感應部分
90．．．電子刺激膜
91．．．凸塊
92．．．凸塊
93．．．觸摸感應表面
95．．．覆蓋物
閱讀以上之詳細描述並參考圖式即可清楚瞭解本發明之前述及其他優點，其中：
圖1為一根據本發明被配置於一電腦滑鼠之該上表面上的觸摸感應區域之一簡化上下圖。
圖2為一根據本發明被配置於一電腦滑鼠之該上表面上具有四個獨立區域的觸摸感應區域之一簡化上下圖。
圖3為一根據本發明另一態樣被配置於一電腦滑鼠之該上表面上的替代性觸摸感應區域的簡化上下圖。
圖4為一根據本發明被配置於一電腦滑鼠之該上表面上具有四個獨立之彩色編碼區域的觸摸感應區域之一簡化上下圖。
圖5為一在圖2中一滑鼠上的觸摸感應區域之一簡化上下圖，該區域進一步包括視覺及/或觸覺區別邊界。
圖6為一在圖2中一滑鼠上的觸摸感應區域之一簡化上下圖，該區域進一步包括用於識別獨立區域的紋理。
圖7為一在圖2中一滑鼠上的觸摸感應區域之一簡化上下圖，該區域進一步包括與特定行為關聯的視覺標籤。
圖8為一在圖2中一滑鼠上的觸摸感應區域之一簡化上下圖，該區域進一步包括使用者功能鍵的視覺標籤。
圖9為一根據本發明之一態樣而被修改的QWERTY鍵盤之簡化上下圖。
圖10為一根據本發明之另一態樣而被修改的QWERTY鍵盤之簡化上下圖。
圖11為一仍根據本發明之另一態樣而被修改的QWERTY鍵盤之簡化上下圖。
圖12為一根據本發明之一實施例的觸摸板裝置之一簡化上下圖。
圖13為一根據本發明之一實施例的觸摸感應表面之一簡化截面圖。
圖14為一根據本發明之另一實施例的觸摸感應表面之一簡化截面圖。
雖然本發明易於做各種修改或呈現替代型式，但已於圖式中藉由實例顯示特定實施例並在此詳述。然而應瞭解，並無以所揭示之特定形式限制本發明之意。更確切言之，本發明涵蓋由隨附申請項界定之本發明之精神與範疇內之所有修改、等效物及替代物。
3．．．觸摸感應表面
4．．．觸摸感應表面
5．．．觸摸感應表面
6．．．觸摸感應表面

Claims (29)

  1. 一種觸摸感應電腦輸入裝置，其包括：一適於被握在一使用者之一手中的外殼，該外殼具有一內部區域及頂面及底面，該頂面具有前及後區域；一在該外殼中的滑鼠子系統，其中該滑鼠子系統適於測量該輸入裝置沿一x軸及一y軸的移動；一在該前區域上的觸摸感應表面，其中該觸摸感應表面可予以切分，以成複數個相應於複數個輸入信號的劃分區域，當該外殼被握在該使用者之手中時該等劃分區域適於被該使用者控制；且其中該觸摸感應表面之該切分，可由使用者以一軟體操作。
  2. 如請求項1之輸入裝置，其中該等劃分區域被彩色編碼。
  3. 如請求項1之輸入裝置，其中該等劃分區域可藉由紋理識別。
  4. 如請求項1之輸入裝置，其中該等劃分區域可藉由照明識別。
  5. 如請求項1之輸入裝置，其中該等劃分區域可藉由一產生一視覺顯示的帶電層識別，且其中該帶電層不需電力啟動。
  6. 如請求項1之輸入裝置，其中該觸摸感應表面包括一電子刺激膜。
  7. 如請求項6之輸入裝置，其中該電子刺激膜包括電流變 流體(electrorheological fluid)。
  8. 如請求項6之輸入裝置，其中該電子刺激膜係可程式化。
  9. 如請求項1之輸入裝置，其進一步包括一第一非揮發記憶體。
  10. 如請求項9之輸入裝置，其中該第一非揮發記憶體經程式化有一個或多個與該等劃分區域之一個或多個理想佈局關聯的設定檔。
  11. 如請求項1之輸入裝置，其中該裝置通常被定形如一傳統電腦滑鼠。
  12. 如請求項11之輸入裝置，其包括四個劃分區域。
  13. 如請求項11之輸入裝置，其包括六個劃分區域。
  14. 如請求項1之輸入裝置，其中該等劃分區域可被程式化以閃爍或脈動用於視覺效果，而不需考慮該等劃分區域是否被程式化以執行一個或多個功能。
  15. 如請求項1之輸入裝置，其中至少一個該等劃分區域適於發揮類似一滾輪的功能。
  16. 如請求項15之輸入裝置，其中該至少一個該等劃分區域適於檢測觸摸之一力量。
  17. 如請求項15之輸入裝置，其中該至少一個該等劃分區域適於檢測劃擦之一速度。
  18. 如請求項1之輸入裝置，其進一步包括一未被配置在該前區域而被配置在該外殼上之其他地方的第二觸摸感應表面。
  19. 如請求項1之輸入裝置，其中該軟體回應於一圖形使用者介面，以用於產生該等劃分區域與該複數個輸入信號之間之複數個關聯。
  20. 如請求項1之輸入裝置，其進一步包括適於放置在該等劃分區域之上的可更換、透明覆蓋物。
  21. 如請求項10之輸入裝置，其中：該等劃分區域具有與該等該複數個輸入信號之複數個關；其中，該等複數個關聯可使用該軟體程式化。
  22. 如請求項21之輸入裝置，其中該軟體適於產生該等設定檔，各個該等設定檔具有不同的複數個關聯。
  23. 如請求項22之輸入裝置，其中該第一非揮發性記憶體用於儲存該等設定檔。
  24. 如請求項23之輸入裝置，其中該第一非揮發性記憶體位於該輸入裝置中。
  25. 如請求項23之輸入裝置，其進一步包括一第二非揮發性記憶體，用於儲存一從該等設定檔中選出之有效設定檔。
  26. 如請求項21之輸入裝置，其中該裝置為一搖桿。
  27. 如請求項21之輸入裝置，其中該裝置為一電腦滑鼠。
  28. 如請求項21之輸入裝置，其中該裝置為一電腦鍵盤。
  29. 如請求項1之輸入裝置，其中至少兩個該等劃分區域上可藉由該觸摸感應表面偵測到同步的致動。
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