屏幕光標移動的控制方法及光標移動控制器的製作方法
2023-05-29 15:46:16 2
專利名稱：屏幕光標移動的控制方法及光標移動控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及PC硬體系統部件開發的附屬設備領域，具體涉及控制屏幕光標移動的技術，尤其是屏幕光標移動的控制方法及光標移動控制器。
背景技術：
當前的PC系統都具有人機互動的外部設備來控制屏幕光標的移動和點擊，通常PC系統採用光標位置控制器控制光標的移動。目前的光標位置控制器包括位置檢測裝置以及信號解析裝置，位置檢測裝置檢測人機互動的輸入信號的位置變化，產生各種脈衝信號；信號解析裝置，接收該脈衝信號，並將所述脈衝信號解析，轉換為位移信號，然後再經過接口轉換晶片發送至主機中的光標顯示模塊。
目前常見的光標位置控制器包括滑鼠器(MOUSE)和觸摸板(TRACK PAD)或觸控螢幕(TOUCH PANEL)，觸控杆(TRACK POINTER)等。滑鼠對屏幕光標的控制主要分為光學機械式和光電式滑鼠兩種，均需要持握在人手中，通過檢測人手的移動來控制屏幕上光標的移動。觸摸板類設備的光標位置控制器是通過人手指在觸摸感應設備上的移動來控制屏幕光標的移動。以上滑鼠以及觸控板類的光標位置控制器的特點是，當手部對光標位置控制器的輸入設備有移動時，光標會隨著滑鼠類設備或手指的移動而移動，當滑鼠抬起時，或者觸控板上手指離開時，光標就停止不動。當需要長距離移動光標時，尤其在多顯示器顯示的模式下，由於滑鼠在桌面上的移動距離有限，以及觸控板的面積有限，因此中間過程需要把滑鼠抬離桌面，或者把手指抬離觸控板，然後重複移動的動作，對於需要長時間操作電腦的人士，微小的手部動作經過長時間的積累，很容易引起手腕手臂甚至肩背的勞損不適。尤其每次當在屏幕上長距離移動光標時，需要操作者多次抬起手腕或前臂以抬起滑鼠，使其離開桌面暫時停止滾珠或攝像頭的工作，來控制光標能夠持續向同一方向移動，當工作檯面積有限時，這種抬起的動作將更趨頻繁，極大增加了操作者的手部活動量。對於觸摸板等類似控制設備的操作也有同樣的情況。
現有技術美國專利號6,750,852解決了在觸控板上識別手指的手勢的方法，以達成兩個手指交錯跳躍時，可以讓屏幕上光標做大幅度移動。但是該方法在使用上不容易掌握，尤其是兩個手指之間的跳躍時間不易掌握，導致光標大幅度移動時不容易成功，且應用範圍僅限於觸控板。
現有技術ALPS公司在觸控板上實現根據手指在觸控板上移動速度來確定移動的距離，但是同樣存在問題，如速度快慢不易掌握，速度太慢，單次光標移動距離就短，手指移動得太快，觸控板將感應不到而拒絕移動光標，根據測算，單次從觸控板能夠移動光標最遠距離大約為1個半顯示器，該方法尤其在多個顯示器時受到限制。
現有技術IBM公司在觸控杆上實現根據手指在觸控杆上用力的大小來確定光標的移動距離，但是該技術的應用有一定的局限性例如手指的移動速度和手指壓力的大小都很難控制，同時手指一直用力會增加操作者的疲勞感。
目前滑鼠和觸控板等光標移動控制器，當操作者需要將光標在屏幕上移動相對較長的距離時，如圖1所示，如果為了實現能夠長距離控制移動屏幕上的光標從右向坐下方移動，操作者經歷如圖所述的A至B至C至D到達A1的路線，則僅有步驟A，A1是對移動屏幕上光標有直接貢獻，而步驟B，C，D為無用功，均是為準備A1的移動而做準備，而步驟B，C，D的無用功增大操作者手和手臂關節部位的勞累程度。
發明內容
本發明提供一種屏幕光標移動的控制方法及光標移動控制器，能夠減少操作者對光標控制時的無用功，減輕操作者的身體的勞損程度。
為解決上述技術問題，本發明提供一光標位置控制器，包括輸入裝置，用於識別操作者的輸入動作，產生輸入信號；位置檢測裝置，用於檢測輸入信號的位置變化，產生脈衝信號；信號解析裝置，用於接收所述脈衝信號，並將所述脈衝信號解析，轉換為位移信號；還包括與所述信號解析裝置和所述位置檢測裝置連接的信號處理裝置，用於對接收到的脈衝信號進行處理；以及與所述信號處理裝置連接的觸發裝置，用於控制所述信號處理裝置的工作狀態。
其中所述信號處理裝置用於將反向脈衝信號進行反相處理，或將反向脈衝信號隔斷。
另外，還包括控制裝置，用於控制觸發裝置的工作狀態。
其中，所述控制裝置為控制按鍵，所述觸發裝置檢測所述控制按鍵的狀態，發送觸發信號，控制所述信號處理裝置的工作狀態。
進一步，所述觸發裝置為速度或加速度感應裝置。
所述觸發裝置還可以包括脈衝計數器，用於記錄所述脈衝信號的個數，以及脈衝個數比較電路，將所述脈衝信號的個數與預定值比較，發送觸發信號。
本發明還提供一種控制屏幕光標位置的方法，包括步驟1)當控制屏幕光標移動時，識別操作者的輸入動作，產生輸入信號，並將輸入信號轉換成脈衝信號；2)將正向脈衝信號轉換成正向位移信號，控制光標正向移動；將反向脈衝信號按照預定規則轉換成相應位移信號後，根據所述位移信號控制光標的移動。
其中，所述預定規則具體為將所述反向脈衝信號反相後轉換為正向位移信號。或者將所述反向脈衝信號關閉。
優選的，所述步驟1)之前還包括，按照下述方式檢測觸發信號設定觸發開關，所述觸發開關處於工作狀態時，發送觸發信號，如果檢測到所述觸發信號，則執行步驟2)。
另外，所述步驟2)之前還包括，按照下述方式檢測觸發信號當正向脈衝信號或反向脈衝信號的頻率或寬度超過觸發閾值時發送觸發信號，當檢測到所述觸發信號，則執行步驟2)。
優選的，還包括預先設定正向脈衝信號或反向脈衝信號的頻率或寬度的觸發特徵門限值，根據所述觸發特徵門限值和所述觸發閾值判斷是否發送觸發信號。
與現有技術相比，本發明的有益效果是通過將反向脈衝信號進行處理，使得操作者控制光標位置控制器時存在正向位移，減少操作者操作的無用功，從而極大地減少計算機操作者的手部活動量，同時使得在狹小桌面上的滑鼠等控制設備的操作更加方便靈活。
另外，本發明的觸發裝置提供按鍵、熱鍵、組合鍵、以及速度檢測等多種實現方式，針對不同的光標位置控制器提供不同的觸發方式，自然靈活，擴大了滑鼠觸控板等應用範圍，提高滑鼠類設備的使用便利性。
圖1是現有技術中操作者手部移動的路線圖；圖2是本發明中光標移動控制器的原理框圖；圖3是本發明中操作者手部移動的路線圖；圖4是第一實施例中光機滑鼠的脈衝原理圖；圖5是第一實施例中光機滑鼠的原理框圖；圖6是第二實施例中光機滑鼠的原理框圖；
圖7為第三實施例中光電滑鼠的原理框圖。
具體實施例方式
本發明的技術方案是通過對光標位置運動軌跡的控制實現的，並通過觸發信號觸發該操作。
本發明提供一種光標位置控制器，如圖2所示，作為上述控制屏幕光標位置的載體，該光標位置控制器包括輸入裝置1，識別操作者的輸入動作，生成輸入信號，位置檢測裝置2，用於檢測操作者手部移動使光標位置控制器產生的輸入信號的位置變化，產生脈衝信號；信號解析裝置3，用於接收所述脈衝信號，並將所述脈衝信號解析，轉換為位移信號；另外，為了實現對光標軌跡的控制效果，還包括與所述信號解析裝置3和所述位置檢測裝置2連接的信號處理裝置4，用於對接收到的脈衝信號進行處理；以及與所述信號處理裝置連接的觸發裝置5，用於控制所述脈衝處理裝置的工作狀態。
所述信號處理裝置用於將反向脈衝信號進行反相處理。或者將反向脈衝信號隔斷。
本發明可以通過控制裝置來控制觸發裝置的工作狀態，控制裝置可以通過在該光標位置控制器上設置一個功能按鍵，按下該功能按鍵的時，光標位置控制器按照本發明的運動軌跡進行控制，當釋放該功能按鍵的時候，光標位置控制器恢復正常操作。功能按鍵觸發的優點是觸發準確，只有功能按鍵按下時光標控制才起作用，不會產生誤操作。但是增加按鍵會導致使用方式不習慣和成本增加，控制裝置還可以通過熱鍵或組合鍵實現。
另外，觸發裝置還可以為檢測光標位置控制器移動的速度或加速度實現的裝置。當觸發裝置檢測到輸入信號的速度超過一個設定值時，則自動觸發工作，而當移動速度降低時，恢復正常操作。由於速度觸發有可能會對用戶無意識的移動動作產生誤判斷，針對該情況，可以設置觸發特徵門限，比如方向改變兩次後才能觸發有效，或者比較來回軌跡的方向角度差別太大也不能啟動觸發等。該觸發裝置，一種是通過在光標位置控制器中設置檢測輸入信號速度和加速度的感應裝置，該感應裝置可以通過傳感器實現，在傳感器動作後，自動觸發運動軌跡控制；該感應裝置的另一種方法是通過脈衝計數器和脈衝個數比較電路實現，感應裝置通過檢測脈衝寬度，或者在單位時間內檢測脈衝的個數，或者輸出側檢測脈衝時鐘的頻率或寬度發送觸發信號；觸發裝置的另一種方式是通過軟體實現，在驅動程序中添加觸發裝置的觸發條件，完成上述傳感器或脈衝比較電路的功能。
本發明提出的控制屏幕光標位置的方法，當需要屏幕光標按照本發明的控制屏幕光標位置的方法移動光標的時候，操作者對光標位置控制器的輸入設備執行相應操作，光標位置控制器的輸入設備識別操作者的輸入動作，產生輸入信號，接著，將輸入信號轉換成脈衝信號，然後，將正向脈衝信號轉換成正向位移信號，控制光標正向移動；將反向脈衝信號按照預定規則轉換成相應位移信號後，根據所述位移信號控制光標的同步移動。按照該方法控制光標位置的運動軌跡如圖3所示，操作者僅進行往復運動，如圖中101，102，103所示，而光標如虛線所示，向著同一方向移動。本發明對運動軌跡的控制的預定規則有兩種第一種，當檢測到觸發信號後，將反向移動產生的脈衝信號反相，使得光標繼續沿正向移動。
第二種，當檢測到觸發信號後，把反向移動產生的脈衝信號關閉，不發送給主機，使光標停留在原地。
以上兩種規則，從運動軌跡上看來，即把圖3中步驟102的軌跡進行反向，或在步驟102操作過程中光標在原地保持不動，從而使得光標移動的軌跡向同一方向移動，從操作者角度看，操作者操縱控制屏幕光標位置的載體做往復運動，而光標一直按照預先確定的方向移動。
本發明上述對光標運動軌跡的控制需要由觸發信號觸發，觸發信號為觸發上述運動方式的信號，當檢測到觸發信號時，執行上述操作，當觸發信號消失時，按照光標位置控制器現有的方式控制光標移動。本發明檢測觸發信號的方法是設定觸發開關，當所述觸發開關處於工作狀態時，發送觸發信號。或者按照下述方式檢測觸發信號當正向脈衝信號或反向脈衝信號的頻率或寬度超過觸發閾值時發送觸發信號。由於該種觸發方式有可能會對用戶無意識的移動動作產生誤判斷，針對這種情況，可以預先設定正向脈衝信號或反向脈衝信號的頻率或寬度的觸發特徵門限值，根據所述觸發特徵門限值和所述觸發閾值判斷是否發送觸發信號。例如方向改變兩次後才能觸發有效，或者比較來回軌跡的方向角度差別太大也不能啟動觸發等。
為了更好的理解本發明，以下列舉幾個具體實施例。目前的PC系統通常均具有人機互動的外部設備來控制屏幕光標的移動和點擊，因此普通的PC系統都會採用光標位置控制器來控制光標的移動，比如滑鼠器(MOUSE)和觸摸板(TRACK PAD)或觸控螢幕(TOUCH PANEL)，觸控杆(TRACK POINTER)等。
滑鼠對屏幕光標的控制主要分為光學機械式滑鼠和光電式滑鼠兩種，以下首先介紹本發明應用於兩種滑鼠的實施例。
第一實施例光學機械式滑鼠由滑鼠底部的橡膠滾球帶動2根成90度排列的定位軸。定位軸的兩端連接圓形的光學編碼器。光學機械式滑鼠的光學編碼器由一片有很多狹縫的圓盤，以及其兩側的光電管和發光二極體組成。當滑鼠在桌面上移動時，橡膠滾球帶動光學編碼器上的圓盤轉動，光電管收到斷續的信號，本實施例中的位置檢測裝置為感光晶片，如果接收到光信號，感光晶片便會產生「1」信號，若無接收到光信號，則將之定為信號「0」。X，Y軸上的光學編碼均由兩個不在直徑線上的脈衝信號組成，如圖4所示，當X1比X2相位早的時候，認為是向左移動，反之向右移動。Y軸也類似。本實施例中的信號解析裝置由滑鼠控制晶片充當，滑鼠控制晶片解析該脈衝信號，並根據相位差算出滑鼠移動的距離及方向。
圖5為本實施例的光標位置控制器的原理圖。圖中位置檢測裝置1由滾球11、X軸光學編碼器12、Y軸光學編碼起13組成。在X，Y軸上其中的一路脈衝信號中設置相位延遲電路4，作為本發明中所述的信號處理裝置，當觸發裝置觸發本發明的運動軌跡的時候，觸發相位延遲電路動作，完成將反向脈衝信號反相的動作，而滑鼠控制晶片2將處理後的脈衝信號解析後轉換成位移信號通過接口晶片5發送至主機，主機的CPU通過處理計算後控制光標顯示模塊7實現光標的移動。
本實施例中的觸發裝置3由脈衝計數器31和脈衝個數比較電路32組成，在圖中的X1和Y1支路上分別與脈衝計數器31連接，以X1軸為例，當X1軸的脈衝計數器31的脈衝個數超過脈衝個數比較電路32中的預定值時，觸發裝置將啟動，發送控制信號，接通相位延時電路，將反向的脈衝信號反相。當操作者操作滑鼠左右移動時，屏幕光標將一直向初始方向，如向右移動，當操作者操作滑鼠上下移動時，屏幕光標將一直向初始方向，如向上移動。
第二實施例在本實施例中仍然以光機滑鼠為例，不同的是，在本實施例中，信號處理裝置為連接於X、Y軸的每條支路的脈衝開關，觸發裝置由控制裝置控制其工作狀態。
圖6為該光學機械滑鼠的原理框圖。圖中在X，Y定位軸上其中的一路脈衝信號中設置脈衝開關4，作為本發明中所述的信號處理裝置，當觸發裝置3觸發本發明的運動軌跡的時候，將反向脈衝信號隔斷。
本實施例中還包括控制裝置8，該控制裝置8可以在滑鼠上增加功能按鍵，或者通過在鍵盤上設置熱鍵或組合鍵實現，當控制裝置8按下後，與控制裝置8連接的信號線向觸發裝置3發送控制信號，啟動觸發裝置3工作。控制裝置8按下後，當有反向信號輸入時，將輸入信號斷開，即X1、X2與Y1、Y2斷開，此時將反向信號斷開，滑鼠反向移動時光標不移動，或者當控制裝置8按下後，當有反向信號輸入時，將輸入信號進行反相處理如圖5的相位延時電路。
第三實施例目前的光學滑鼠中一般都有兩塊集成電路，一塊是CMOS/DSP晶片，一塊是USB/PS2的接口轉換晶片，CMOS/DSP晶片中包含三部分圖像攝取模塊，DSP圖像分析模塊，X，Y方向相對位移脈衝輸出模塊。DSP圖像分析模塊晶片即為本實施例中的位置檢測裝置，接口晶片實際是對CMOS/DSP產生的脈衝信號進行計數並處理後，轉換成USB/PS2信號輸出，本實施例在轉換成USB/PS2信號輸出將脈衝信號通過該接口晶片進行處理，並通過觸發裝置觸發。同樣觸發裝置能夠通過檢測速度或按照添加滑鼠按鍵觸發方式，當檢測到相應按鍵按下，接口晶片中脈衝信號處理裝置就可以將接收到的脈衝信號全按照同一方向處理，然後向主機接口發出USB/PS2數據流。以下僅以加速度或速度實現觸發裝置為例進行闡述。
如圖7所示，該光學滑鼠41的CMOS/DSP晶片42將滑鼠移動產生的脈衝信號發送至接口晶片43中的信號處理裝置431，該信號處理裝置431將反向脈衝信號進行反相或隔斷，然後經由信號解析裝置432轉換成USB/PS2位移信號，通過滑鼠與主機的接口44發送至主機，經由主機的滑鼠驅動程序45處理後，由光標顯示模塊46顯示光標的位置。
對於控制脈衝信號處理裝置的觸發裝置，本實施例在接口晶片的固化軟體中增加速度測算模塊及反相信號處理模塊，當檢測到速度達到預定值時，則觸發裝置激活，將接收到的反向位移脈衝信號按照初始方向進行反相處理，最後形成相應的USB/PS2信號輸出。
第四實施例本實施例中的光標位置控制器為觸控螢幕。觸控螢幕對光標的控制原理是首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸控螢幕，然後系統根據手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸控螢幕由觸摸檢測部件和觸控螢幕控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用於檢測用戶觸摸位置，通過觸摸產生位移電信號，該觸摸檢測部件即本發明所述的位置檢測裝置，而觸控螢幕控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，並將它轉換成觸點坐標，再送至CPU，CPU處理後控制光標顯示模塊的輸出信號。本實施例中的信號處理裝置位於觸控螢幕控制器中，當接收到觸摸點檢測裝置的觸摸信息後，將反向觸摸信息進行反向，或者阻止該反向信號。
本實施例中的觸發裝置通過在觸控螢幕的觸摸檢測部件上安裝加速度傳感器，當操作者的手指速度達到加速度傳感器的速度閾值，則向信號處理裝置發送觸發信號。對於觸發裝置的實現同樣能夠通過在觸控螢幕控制器上通過軟體實現，實現方法與第三實施例類似，不再贅述。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種光標位置控制器，包括輸入裝置，用於識別操作者的輸入動作，產生輸入信號；位置檢測裝置，用於檢測輸入信號的位置變化，產生脈衝信號；信號解析裝置，用於接收所述脈衝信號，並將所述脈衝信號解析，轉換為位移信號；其特徵在於，還包括與所述信號解析裝置和所述位置檢測裝置連接的信號處理裝置，用於對接收到的脈衝信號進行處理；與所述信號處理裝置連接的觸發裝置，用於控制所述信號處理裝置的工作狀態。
2.根據權利要求1所述的光標位置控制器，其特徵在於所述信號處理裝置用於將反向脈衝信號進行反相處理。
3.根據權利要求2所述的光標位置控制器，其特徵在於所述信號處理裝置用於將反向脈衝信號隔斷。
4.根據權利要求2或3所述的光標位置控制器，其特徵在於，還包括控制裝置，用於控制觸發裝置的工作狀態。
5.根據權利要求4所述的光標位置控制器，其特徵在於所述控制裝置為控制按鍵，所述觸發裝置檢測所述控制按鍵的狀態，發送觸發信號，控制所述信號處理裝置的工作狀態。
6.根據權利要求2或3所述的光標位置控制器，其特徵在於所述觸發裝置為速度或加速度感應裝置。
7.根據權利要求2或3所述的光標位置控制器，其特徵在於所述觸發裝置包括脈衝計數器用於記錄所述脈衝信號的個數，脈衝個數比較電路，將所述脈衝信號的個數與預定值比較，發送觸發信號。
8.一種控制屏幕光標位置的方法，其特徵在於，包括步驟1)當控制屏幕光標移動時，識別操作者的輸入動作，產生輸入信號，並將輸入信號轉換成脈衝信號；2)將正向脈衝信號轉換成正向位移信號，控制光標正向移動；將反向脈衝信號按照預定規則轉換成相應位移信號後，根據所述位移信號控制光標的移動。
9.根據權利要求8所述的控制屏幕光標位置的方法，其特徵在於，所述預定規則具體為將所述反向脈衝信號反相後轉換為正向位移信號。
10.根據權利要求8所述的控制屏幕光標位置的方法，其特徵在於，所述預定規則具體為將所述反向脈衝信號關閉。
11.根據權利要求9或10所述的控制屏幕光標位置的方法，其特徵在於，所述步驟1)之前還包括，按照下述方式檢測觸發信號設定觸發開關，所述觸發開關處於工作狀態時，發送觸發信號，如果檢測到所述觸發信號，則執行步驟2)。
12.根據權利要求9或10所述的控制屏幕光標位置的方法，其特徵在於，所述步驟2)之前還包括，按照下述方式檢測觸發信號當正向脈衝信號或反向脈衝信號的頻率或寬度超過觸發閾值時發送觸發信號，當檢測到所述觸發信號，則執行步驟2)。
13.根據權利要求12所述的控制屏幕光標位置的方法，其特徵在於，還包括預先設定正向脈衝信號或反向脈衝信號的頻率或寬度的觸發特徵門限值，根據所述觸發特徵門限值和所述觸發閾值判斷是否發送觸發信號。
全文摘要
本發明提供一種光標位置控制器，包括輸入裝置，用於識別操作者的輸入動作，產生輸入信號；位置檢測裝置，用於檢測輸入信號的位置變化，產生脈衝信號；信號解析裝置，用於接收所述脈衝信號，並將所述脈衝信號解析，轉換為位移信號；與所述信號解析裝置和所述位置檢測裝置連接的信號處理裝置，用於對接收到的脈衝信號進行處理；以及與所述信號處理裝置連接的觸發裝置，用於控制所述信號處理裝置的工作狀態。本發明通過將反向脈衝信號進行處理，使得操作者控制光標位置控制器時存在正向位移，減少操作者操作的無用功，從而極大地減少計算機操作者的手部活動量，同時使得在狹小桌面上的滑鼠等控制設備的操作更加方便靈活。
文檔編號G06F3/033GK1936803SQ200510105849
公開日2007年3月28日 申請日期2005年9月23日 優先權日2005年9月23日
發明者徐曉靖, 李眾慶 申請人:聯想(北京)有限公司