TWM555006U - 旋轉輸入裝置 - Google Patents

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TWM555006U
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李志成
林舜斌
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Abstract

一種旋轉輸入裝置,適用於供一使用者進行輸入操作,並包含一本體、一旋轉單元、一感測單元,及一處理單元。當該處理單元在接收到來自該感測單元所產生的該感測訊號時,該處理單元根據該感測訊號計算一相關於該旋轉單元的角加速度值,並判定該角加速度值是否大於一門檻值,當該處理單元判定出該角加速度值大於該門檻值時,當該處理單元判定出該角加速度值大於該門檻值時,該處理單元將該旋轉量除以一預定旋轉量以獲得一第一輸出值,且至少根據該第一輸出值獲得一大於該第一輸出值的第二輸出值,並根據該第二輸出值產生一輸入訊號。

Description

旋轉輸入裝置
本新型是有關於一種輸入裝置,特別是指一種旋轉輸入裝置。
現有的輪轉輸入裝置,例如微軟的Surface Dial,包含一轉輪、一用以感測該轉輪的一旋轉量的感測單元。在該感測單元感測使用者旋轉該轉輪的該旋轉量後,該感測單元透過一人體學介面裝置(Human interface device, HID)協議輸入感測資訊至一電腦,再透過該電腦上的處理單元根據該旋轉量輸出對應的操作訊號。
現有輪轉輸入裝置的轉輪具有精度為360級之輸入,亦即該轉輪360度的每一角度具有1級的輸入,然而,為求靈敏度現有輪轉輸入裝置的轉輪的尺寸不能太小,使得該轉輪的尺寸過大且重量過重,造成使用者操作上非常地不方便。但若要設計一個較小尺寸的轉輪,由於尺寸縮小,靈敏度要求非常高,舉例來說,現有輪轉輸入裝置的轉輪直徑為6公分,當需要1級輸入時,需要旋轉該轉輪1度,即需要旋動該輪轉的旋轉量約為0.52(6×π/360)公厘,但若轉輪直徑縮小為1公分且需要1級輸入時,需要旋轉該轉輪1度,即需要旋動該輪轉的旋轉量約為0.087(π/360)公厘,若要支援0.087公厘如此微小的旋轉量,需大幅提升該感測單元的硬體效能方能達到精準的感測,這樣一來,不僅硬體成本增加,且對多數使用者來說也難以操控如此細微的旋轉。此外,現有輪轉輸入裝置在操作效率上亦有不足之處。
因此,本新型之目的,即在提供一種操控方便且操作效率較佳的旋轉輸入裝置。
於是,本新型旋轉輸入裝置,適用於供一使用者進行輸入操作,並包含一本體、一旋轉單元、一感測單元,及一處理單元。
該旋轉單元設置於該本體,並用以回應於該使用者之輸入操作而旋轉。
該感測單元設置於該本體內,並用以感測該旋轉單元的一旋轉量,以產生一指示出該旋轉量的感測訊號。
該處理單元設置於該本體內,並電連接該感測單元。
其中,當該處理單元在接收到來自該感測單元所產生的該感測訊號時,該處理單元根據該感測訊號計算一相關於該旋轉單元的角加速度值,並判定該角加速度值是否大於一門檻值,當該處理單元判定出該角加速度值大於該門檻值時,該處理單元將該旋轉量除以一人體可識別出的預定旋轉量以獲得一第一輸出值,且至少根據該第一輸出值獲得一大於該第一輸出值的第二輸出值,並根據該第二輸出值產生一輸入訊號。
本新型之功效在於:藉由將1級之輸入定義為須旋動該旋轉單元達人體可識別出的該預定旋轉量,而非習知的須旋動該旋轉單元1度,藉此,即便縮小該旋轉單元亦不會縮小1級輸入時所需的旋轉量,如此一來,使用者在操控上並無難度,也無須提升該感測單元的硬體效能。此外,該處理單元將原本要輸出的該第一輸出值增加到該第二輸出值,以使得該使用者能以較少的旋轉量來操作原本需要大量的旋轉量才能作用之操作,藉此,節省操作時間並提升操作效率。
在本新型被詳細描述之前,應當注意在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1、2,本新型旋轉輸入裝置的一第一實施例,適用於供一使用者進行輸入操作,並包含一本體11、一旋轉單元12、一感測單元13、一儲存單元14、一震動單元15,及一處理單元16。
該本體11包含一殼體111及一底蓋112。
該旋轉單元12設置於該本體11的該殼體111內,並用以回應於該使用者之輸入操作而旋轉。該旋轉單元12例如為一轉盤,該使用者藉由旋轉該本體11而帶動該旋轉單元12旋轉。
該感測單元13設置於該殼體111內且設置於該旋轉單元12上,並用以感測該旋轉單元12的一旋轉量,以產生一指示出該旋轉量的感測訊號,該旋轉量即為該旋轉單元12旋轉的弧長。該感測單元13例如為旋轉編碼器(rotary encoder)或為光學引擎(optical engine),該感測訊號例如為脈衝式編碼訊號,或為步進訊號。該感測單元13例如以導電軌道、光學、電磁之其中一者方式感測該旋轉單元12的旋轉量。
該儲存單元14設置於該殼體111內且設置於該旋轉單元12上,並儲存一第一輸出值對第二輸出值的查找表,該查找表儲存多個第一輸出值及多個分別對應該等第一輸出值的第二輸出值,該等第一輸出值及該等第二輸出值皆為整數,在其他實施例中,該等第一輸出值及該等第二輸出值亦可不為整數,不以此為限。該查找表例如為下表1 表1 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 第一輸出值 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 2 </td><td> 3 </td><td> 4 </td><td> 5 </td><td> 6 </td><td> 7 </td><td> 8 </td><td> 9 </td><td> 10 </td><td> 11 </td><td> 12 </td><td> 13 </td><td> 14 </td><td> 15 </td></tr><tr><td> 第二輸出值 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 4 </td><td> 6 </td><td> 8 </td><td> 12 </td><td> 16 </td><td> 24 </td><td> 32 </td><td> 48 </td><td> 64 </td><td> 96 </td><td> 128 </td><td> 150 </td><td> 192 </td><td> 256 </td></tr></TBODY></TABLE>
該震動單元15設置於該殼體111內且設置於該旋轉單元12上,用以在接收到一震動訊號時震動。
該處理單元16設置於該殼體111內且設置於該旋轉單元12上,並電連接該感測單元13、該儲存單元14,及該震動單元15。該處理單元16根據該感測訊號的旋轉量產生並傳送一震動訊號至該震動單元15。
當該處理單元16在接收到來自該感測單元13所產生的該感測訊號時,該處理單元16根據該感測訊號計算一相關於該旋轉單元12的角加速度值,並判定該角加速度值是否大於一門檻值。舉裡來說,在單位時間t內,量測初角速度為0的該旋轉單元12的角加速度值
Figure TWM555006UD00001
以下式表示
Figure TWM555006UD00002
其中,r為該旋轉量。
當該處理單元16判定出該角加速度值
Figure TWM555006UD00003
不大於該門檻值時,該處理單元16將該旋轉量除以一人體可識別出的預定旋轉量以獲得一對應該旋轉量的第一輸出值n,該第一輸出值n以下式表示 n=r/d 其中,r為該旋轉量,d為該預定旋轉量。該處理單元16根據該第一輸出值n產生一輸入訊號。值得注意的是,在本實施例中,該處理單元16會將該第一輸出值n四捨五入,以取整數。值得一提的是,該第一輸出值n的n值即表示該旋轉輸入裝置可產生n級的輸入(亦即,當第一輸出值n=1時,該旋轉輸入裝置產生1級的輸入,當第一輸出值n=2時,該旋轉輸入裝置產生2級的輸入,當第一輸出值n=k時,該旋轉輸入裝置產生k級的輸入,以此類推)。而該預定旋轉量為使該旋轉輸入裝置產生1級的輸入時所需要旋動該旋轉單元12的旋轉量,本實施例中,該預定旋轉量可被設定為人類轉動該旋轉單元12的最小感受值例如0.05公分。然而,在本新型的其他實施例中,該預定旋轉量亦可為大於0.05公分的其他數值。以下舉一例子來說明該旋轉量與該第一輸出值n的關係,若直徑1公分的旋轉單元12回應於該使用者之輸入操作而旋轉了0.2公分的旋轉量,則該感測單元13所感測到的旋轉量為0.2公分,該處理單元16可獲得該第一輸出值n為0.2/0.05=4,此即代表該旋轉輸入裝置產生4級的輸入。
當該處理單元16判定出該角加速度值
Figure TWM555006UD00004
大於該門檻值時,該處理單元16將該旋轉量除以該預定旋轉量以獲得該第一輸出值n,且根據該第一輸出值n及該查找表獲得一大於該第一輸出值n的第二輸出值m,該第二輸出值m的m值即表示該旋轉輸入裝置可產生m級的輸入(亦即,當第二輸出值m=1時,該旋轉輸入裝置產生1級的輸入、當第二輸出值m=2時,該旋轉輸入裝置產生2級的輸入,當第二輸出值m=k時,該旋轉輸入裝置產生k級的輸入,以此類推)。舉例來說,若該使用者將直徑為1公分的該旋轉單元12旋轉了0.2公分的旋轉量且當處理單元16判定出該角加速度值
Figure TWM555006UD00005
大於該門檻值時,該處理單元16獲得該第一輸出值n為0.2/0.05=4,該處理單元16再根據該查找表獲得對應該第一輸出值n=4的該第二輸出值m=8,此即代表該旋轉輸入裝置產生8級的輸入。
參閱圖3、4,本新型旋轉輸入裝置的一第二實施例是類似於該第一實施例,其不同之處在於:該旋轉輸入裝置不包含該儲存單元14。
更詳細而言,該本體11例如包含一鍵盤本體,該旋轉單元12設置於該本體11上,該旋轉單元12例如為一旋鈕,該使用者直接旋轉該旋轉單元12,該感測單元13、該震動單元15,及該處理單元16設置於該本體11內。
當該處理單元16判定出該角加速度值
Figure TWM555006UD00006
大於該門檻值時,該處理單元16將該旋轉量除以該預定旋轉量以獲得該第一輸出值n,且根據該第一輸出值n獲得該第二輸出值m,並根據該第二輸出值m產生該第二輸入訊號,該第一輸出值n與該第二輸出值m呈非線性關係,該第二輸出值m以下式表示 m=2 n-1
舉例來說,該使用者將直徑為1公分的該旋轉單元12旋轉了0.2公分的旋轉量且當處理單元16判定出該角加速度值
Figure TWM555006UD00007
大於該門檻值時,該處理單元16獲得該第一輸出值n為0.2/0.05=4,而該第二輸出值m為2 3=8,此即代表該旋轉輸入裝置產生8級的輸入。
參閱圖5,本新型旋轉輸入裝置的一第三實施例是類似於該第二實施例,其不同之處僅在於:該本體11例如包含一觸控筆(stylus)本體,該旋轉單元12設置於該本體11,該旋轉單元12例如為一滾輪。
經由以上說明,可將本新型旋轉輸入裝置之優點歸納如下:
一、藉由將每一級之輸入所需要旋動該旋轉單元12的旋轉量固定為該預定旋轉量,藉此,即便縮小該旋轉單元12亦不會縮小1級輸入時所需的旋轉量,如此一來,使用者在操控上並無難度,亦無須大幅提升該感測單元13的硬體效能。
二、藉由該處理單元16判定該角加速度值
Figure TWM555006UD00008
是否大於該門檻值,當該角加速度值
Figure TWM555006UD00009
大於該門檻值,該處理單元16將原本要輸出的該第一輸出值增加到該第二輸出值,以使得該使用者能以較少的旋轉量來操作原本需要大量的旋轉量才能作用之操作,藉此,節省操作時間並提升操作效率。
三、該旋轉單元12之尺寸不再受到限制,在工業設計上之外觀自由度可大幅提高。
綜上所述,藉由將每一級之輸入所需要旋轉該旋轉單元12的旋轉量固定為人體可識別出的該預定旋轉量,對於該使用者而言,不論該旋轉單元12之尺寸大還是小,要使該旋轉輸入裝置產生1級的輸入所需進行的旋轉操作皆是旋轉該旋轉單元12達該預定旋轉量,且該預定旋轉量又是人體可識別出的旋轉量,因此在操作上是很容易的,當該使用者欲使該旋轉輸入裝置產生級數較高的輸入時,只要加快其旋轉該旋轉單元12的速度,即可使該處理單元16獲得大於該第一輸出值的第二輸出值,以增進操作效率,故確實能達成本新型之目的。
惟以上所述者,僅為本新型之實施例而已,當不能以此限定本新型實施之範圍,凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。
11‧‧‧本體
111‧‧‧殼體
112‧‧‧底蓋
12‧‧‧旋轉單元
13‧‧‧感測單元
14‧‧‧儲存單元
15‧‧‧震動單元
16‧‧‧處理單元
本新型之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中:  圖1是一方塊圖,說明本新型旋轉輸入裝置的一第一實施例;  圖2是一立體分解圖,說明本新型旋轉輸入裝置的該第一實施例;  圖3是一方塊圖,說明本新型旋轉輸入裝置的一第二實施例;  圖4是一立體圖,說明本新型旋轉輸入裝置的該第二實施例;及  圖5是一立體圖,說明本新型旋轉輸入裝置的一第三實施例。
11‧‧‧本體
12‧‧‧旋轉單元
13‧‧‧感測單元
14‧‧‧儲存單元
15‧‧‧震動單元
16‧‧‧處理單元

Claims (8)

  1. 一種旋轉輸入裝置,適用於供一使用者進行輸入操作,並包含: 一本體; 一旋轉單元,設置於該本體,並用以回應於該使用者之輸入操作而旋轉; 一感測單元,設置於該本體內,並用以感測該旋轉單元的一旋轉量,以產生一指示出該旋轉量的感測訊號;及 一處理單元,設置於該本體內,並電連接該感測單元; 其中,當該處理單元在接收到來自該感測單元所產生的該感測訊號時,該處理單元根據該感測訊號計算一相關於該旋轉單元的角加速度值,並判定該角加速度值是否大於一門檻值,當該處理單元判定出該角加速度值大於該門檻值時,該處理單元將該旋轉量除以一人體可識別出的預定旋轉量以獲得一第一輸出值,且至少根據該第一輸出值獲得一大於該第一輸出值的第二輸出值,並根據該第二輸出值產生一輸入訊號。
  2. 如請求項1所述的旋轉輸入裝置,其中,當該處理單元判定出該角加速度值不大於該門檻值時,該處理單元將該旋轉量除以該預定旋轉量以獲得該第一輸出值,且根據該第一輸出值產生一輸入訊號。
  3. 如請求項1所述的旋轉輸入裝置,其中,該第一輸出值與該第二輸出值呈非線性關係。
  4. 如請求項1所述的旋轉輸入裝置,其中,該第二輸出值m以下式表示 m=2 n-1其中n為該第一輸出值。
  5. 如請求項1所述的旋轉輸入裝置,還包含一電連接該處理單元且設置於該本體內的儲存單元,該儲存單元儲存一第一輸出值對第二輸出值的查找表,該查找表儲存多個第一輸出值及多個分別對應該等第一輸出值的第二輸出值,其中,該處理單元將該第一輸出值取整數,且根據取整數後的該第一輸出值及該查找表獲得對應該第一輸出值的該第二輸出值。
  6. 請求項1所述的旋轉輸入裝置,還包含一電連接該處理單元且設置於該本體內的震動單元,其中,該處理單元根據該感測訊號的旋轉量產生並傳送一震動訊號至該震動單元,以至該震動單元在接收到該震動訊號時震動。
  7. 如請求項1所述的旋轉輸入裝置,其中,該旋轉單元包含一旋鈕、一滾輪,及一轉盤之其中一者。
  8. 如請求項1所述的旋轉輸入裝置,其中,該感測單元以導電軌道、光學、電磁之其中一者方式感測該旋轉單元的旋轉量。
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