专利名称：游标控制装置及其方法
技术领域：
本发明是有关游标控制装置及其方法上的创新，其中尤指可设于无线遥控器上以大姆指操作符合人体工学，将控制装置的活动范围设计在半英寸左右，而能以绝对座标方式(Pixel-Pixel)对应于整个显示幕，并还有空间可供规划自动卷轴与执行快速到达边界的功能者。
由于现有电脑软件功能日趋完备，使用者的作业空间不再仅限于单一显示幕的范围，有愈来愈多操作时具有虚拟显示幕的软件被开发出来并广为引用，譬如Windows95环境或Internet下的浏览通通使用到虚拟显示幕的技术，也因为如此使得已知的鼠标器结构在面对新的环境冲击下已不适应使用需求，因为现在虚拟显示幕常态操作下往往要比实际显示幕大的许多高达9倍～12倍，有时甚至更大，尤其当用在Internet浏览时最为常见，以已知鼠标器移动缓慢根本无法匹配，因而乃有在鼠标器上设卷动键的技术产生，如美国专利第5539455号，就是利用一Z轴设计来卷动虚拟显示幕，其操作时要不断以手指转动Z轴，或如美国申请第4782328号利用指控元件抵靠于左右边界或上下边界而使虚拟显示幕左右或上下移动，其中随抵靠边界的停留时间加长则促使卷动速度的加快，惟其缺点在于每次执行反向卷动时须使游标重复行走跨过整个显示幕后抵靠另一边界时方能进行，十分浪费时间、缺乏效率，另外亦有一种方式以按鼠标器中键产生一巨集指令而来移动整个显示幕，执行时按一下中键切换成卷动显示幕的功能，再按一下又切换回控制游标移动，因此这些先前技术使用时皆须使手指不断转动滚轮或按键，十分的不便，无法面对软件功能日愈加强应用操作上的基本需求。
另外由于已知鼠标器结构多半又是以一滚球及一编码轮来侦测其相对位置且常须用手将鼠标器拿取移动，故使执行某些软件功能对位上产生游标飘移不易控制的现象，其后虽有美国专利案申请第4782327号及4935728号提出有关绝对座标控制方法及结构的产生，初步决解了相对座标方式下游标不易控制的问题，然而这两个先前专利案的结构设计较大，且需配合复杂的流程及电路界面方能达到控制游标的目的，在实务上仍存有许多缺点极待改良。
如
图1所示在美国4935728号案中其绝对座标结构因为X、Y轴光栅片为一横向及直向推移的片体，且在片上需设有足够对应距离可供读取的明暗格，其结构设计时X、Y轴走动时是靠在固定轨道，如横推时定指向X轴而上、下时既应对应Y轴，所以使用时要将结构摆正并以人手相就，一旦在操作时结构置放位产生偏移而人手未及时予相对偏动，则原先人手单纯的X轴横向移走时则无法如预期反应出走向X，而从结构上对应出的走动值则变为走向X、Y斜向令人啼笑皆非的错误，故在操作上常呈现拐手的现象而存有不便。
加上其轫体的设计指控元件执行绝对座标的移动方式是以两种操作模式来达成，其是在低速行进时，可在显示幕上绝对位置上取得精细的位移(Pixel-Pixel)为精细模式，而当高速行走时则为粗略模式，以显示幕上行走精细模式所剩的距离除以光栅片行走时所剩的明暗格数，而取得每明暗格所对应的显示幕距离，而此种设计则可能使所除的商值产生小数点不利运算外，并使其结构无法通融于各式显示幕使用，即当面对不同解析度时就需有不同的硬件以配合，否则在执行时则会出现明显跳跃的情形。如前例320点的绝对座标结构而应用到解析度640点的显示幕上，则所能执行的绝对方式只能移动整个显示幕的1/2，于320点用完的临界再稍前进则会产生直接跳过半个萤幕快速至右边界的现象，使人无法定位，所以在使用上十分不便，相同的如使用于解析度800、1280则呈现的问题更为明显，因此为克服此一问题则唯有将原结构依比例加大才能获得解决，但如此则相对使原本体积已不算小的结构又增大许多造成操作者控制上的不便，像这种面对不同解析度的显示幕就需有不同的结构，通用性极差不易被使用者接受认同。
另外若以这种习式绝对座标结构来执行上述虚拟显示幕卷动时是十分缺乏效率，执行时会出现上述的缺点其游标必须越过现在显示幕位置靠在边侧方能进行卷动，且执行时无法快速换页，如执行右卷时则须让游标行经现在显示幕到达最右时方能产生慢慢向右的卷动效果，反之如果要执行左侧卷动时则游标又须频频倒退重新经过刚刚行走的距离方能使游标靠到左边，过程缓慢因此造成执行效果低落。
有鉴于此，本发明者乃深入研究，经多方实验改良后终有本发明的产生。
本发明乃针对现有技术的不足，其主要目的为提供一种游标控制装置，使可缩小游标控制装置的组合体积，设于无线遥控器上是以大拇指操作符合人体工学，并且无论是对应何种显示幕都可在很小的活动范围内控制显示幕的游标，使用时控制装置即使偏移对人手亦不会造成相对影响恒可取得所要的正确输入位值。
本发明的次要目的为提供一种游标控制装置方法，使自动卷轴与执行快速到达边界功能的操作上取得极佳的控制效果。
为实现上述的目的，本发明所设的游标控制装置及其方法，是通过一控制电路以控制电脑显示幕上的游标的移动及定位，该控制装置包括有一壳体，由上、下片组成，其中具有一容间；一光栅片组，设于壳体内其至少具有两片以上的光栅片以对应X轴及Y轴的移动；一光感应组，设于壳体内至少具有两个感测器组分别对应于上述光栅片以读取其上的明暗内容；一滑杆组，至少具有X轴及Y轴两支滑杆，分别对应上述光栅片以带动之；其中所设的光栅片是并排设于同一平面或以活动串接叠设于上述壳体内的适当位置，又每一光栅片都具有一带动部位以对应滑杆组来带动，且该带动部位于光栅片串接叠设时是可设于壳体内或外实施，当带动部位设于壳内时，则在壳体相对外表上则设缺口容使滑杆组在滑行时出入；藉此而可缩小游标控制装置的组合体积，无论是对应何种显示幕都可在很小的活动范围内控制显示幕的游标，且组成时使滑杆组与光栅片组相互间可成适当角度旋转以适应人手操作，使用时控制装置即使偏移对人手亦不会造成相对影响恒可取得所要的正确输入位值。
另外在本发明中所提供一种游标控制装置方法，其方法包括一指控元件，具有一壳体；二片以上的光栅片与二个以上的感测器组，供产生明暗讯号以读取指控元件移动的资料；二组以上的记录器，供预设光栅片产生明暗讯号的长度值；以及两个操作模式，其中第一操作模式用以侦测该指控元件的移动可使游标于显示幕上相对移动；第二操作模式中设有虚拟指标区使指控元件移动进入此一加大区域时，既自动切换成特定指令的操作，而至少可执行一个以上卷轴的双向移动。
其中可在光栅片明暗格上设有相对应内缩的边界为两种操作模式的区隔，使指控元件于边界内行走为第一操作模式，指控元件超出边界则为第二操作模式，并在功能上可再给予特定区分，使指控元件移动进入第二操作模式时，至少可执行两个特定指令的操作，其一即上述自动切换成显示幕卷动控制棒的移动，其二增设切换成快速到达显示幕边界的功能。
除此之外又可进一步规划以指控元件移动从上、下、左、右进入仅读到X轴或Y轴边界时为进入第二操作模式，切换为卷动控制棒的移动，进入后指控元件又作近似于垂直移动而到达边端读取X及Y轴边界时则切换成快速到达边界。如此设计而使本发明可通用于各式不同解析度的显示幕下使用，并使卷轴卷动及快速换页操作上取得极佳的控制效果，使附加本方法的指控成品其切换方式及操作速度可完全匹配于现有虚拟显示幕软件上使用。
为进一步介绍本发明的结构组成、操作方法及使用上的优点，兹配合下述实施例与附图详细说明之图1为已知绝对座标结构的平面图。
图2为本发明游标控制装置第一实施例的分解示图。
图3为本发明游标控制装置第一实施例的组合图。
图4为本发明游标控制装置第一实施例的组合平面图。
图5A～B为本发明设于摇控器实施例图。
图6为本发明游标控制装置第二实施例的分解示图。
图7为本发明游标控制装置第二实施例的组合图。
图8为本发明游标控制装置第二实施例的组合平面图。
图9为本发明游标控制装置第三实施例的分解示图。
图10为本发明游标控制装置第三实施例的组合平面图。
图11为本发明游标控制装置第四实施例的分解示图。
图12为本发明的电路图。
图13为本发明游标指控元件控制对应于萤幕指标行走的示意图。
图14为本发明进入第二操作模式执行萤幕卷动的示意图。
图15为本发明进入第二操作模式执行快速到达边界的示意图。
图16A～H为本发明执行第一操作模式的流程图。
图17A为本发明实施例中所用光栅片的扩大平面的示意图。
图17B为本发明实施例中所用光栅片明暗格相对信号图。
图18为本发明执行第二操作模式的流程图。。
如图6、10所示本发明游标控制装置及其方法，其游标控制装置，可通用于一般的按键、鼠标器及摇控器等手控操作的器具上，该器具基本上以本发明的游标控制装置中的壳体1作为其指控元件，而通过一控制电路可以控制电脑显示幕上游标的移动及定位(此为通用已知器具上常态要求，不另多作说明)。如图2、3、4所示其中该控制装置包括有一壳体1，由上、下片11、12组成，其中上片11底下设有凹室，使壳体1组成时中间具有一容间13；一光栅片组2，设于壳体1内其至少具有两片以上的光栅片21、22，每一光栅片21、22上设有明暗格足以对应二维以上X轴及Y轴的移动；一光感应组3，设于壳体1内至少具有两个感测器组31、32，每一感测器组31或32皆具有一个发光部311或321及接收部312或322，该两部份分别嵌设在上、下片11、12上对应光栅片21、22的上、下两边以读取其上的明暗内容；一滑杆组4，至少具有X轴及Y轴两支滑杆41、42，分别对应上述光栅片21、22以带动之；其中本实施例的重点在于所设的光栅片21、22是活动串接叠设于上述壳体1容间13内的适当位置，光栅片21、22为圆盘式而其带动部位211、221为连设圆盘中心的齿轮，其一光栅片21上设较小齿轮212，该齿轮212下连设有长轴213，光栅片21的另一端设有一短轴214，而另一光栅片22设有较大齿轮222，齿轮222下连设有短轴223，有轴内中心设有穿孔224供另一光栅片21所设的长轴213穿过，再藉短轴214及短轴223上分别穿套轴承51、42而固定于壳体上、下片11、12所设的穿孔111、121中以组立整个光栅片组2，组合时并使两光栅片21、22带动部位211及221的小齿轮212连同大齿轮222可突设在壳体1的上片11外部用与滑杆组4接合，其中X、Y轴滑杆41、42的中间都具有一长镂孔411、421，两镂孔411、421不同宽度以适配于大、小不同齿轮212、222置入，而其长镂孔411、421内一侧设有齿排412及422分别直接啮合齿轮212、222以带动之，如此使整个装置的X轴及Y轴测距部份可在壳体1内以占用量最少面积及体积方式重叠。
其中并因齿轮212、222与圆盘式光栅片21、22具有不同的圆周，故被带动时可于光栅片21、22上取得相对比率的放大效果，因此无论齿轮212、222缩得多小，在光栅片21、22外围上都可保留有方便设置明暗格的位置，而依现有钟表制造技术可将其齿轮212、222及滑杆41、42等在明暗格容易施作的容许范围内极尽缩小，使整个装置的X轴及Y轴测距部分可在壳体1内占用最少的空间，而明显缩小成品的硬件结构以配合先进科技周边设计愈来愈精致缩小的趋势。
如图2、4所示因为本发明控制装置，其光栅片组2在壳体1内是属叠设关系故处于同一中心(即长轴213所在位)，而为使该叠接高度能缩减至最小，可将光栅片21、22及其上所设的齿轮212、222各部位设得极薄，诚如上述此在现有钟表制造技术上不会有太大问题，相反的要如何同时读取两个过于接近光栅片21、22上的明暗格则是比较大的技术，针对此本发明乃将光栅片21、22可供读取的明暗格分别设于不同圆周位置而相错开，而且要将较大的光栅片22内部设成透光，故当光感应组3中光晶体组31的接收部312及发光部311分设于壳体1的上下两边时，只对准于光栅片21的明暗格做读取，而感测器组32的接收部322及发光部321则相对于光栅片22的明暗格部位，读取时由发光部321发光穿过可透光的光栅片21后照射光栅片22上的明暗格，再由接收部322所接收，因而可在近接状态下精确读取所要移动内容。另外其感测器组31、32亦可选择安排在壳体1内的对角位置以妥善利用空间，以求更有效的缩小成品体积。
藉此，如图4所示本发明实施时并设一框架6，其架上内两侧分设有平行的X轴向滑槽61，而在另两侧分别设有平行的Y轴向滑槽62，使滑杆组4可分别于滑槽61、62内滑行，辅助其行走平稳。而操作时当指控其框架6移动则可使齿轮212、222在滑杆组4上的齿排412、422上行走，使光栅片21、22产生旋动，并为感测器组31、32所读取，供给控制电路测知所移动距离与方向而传达给电脑端让其显示幕上的游标产生相对移动。由于结构更为精简故能进一步缩小游标控制装置组合体积，使在极小的活动范围内控制电脑萤幕上的游标，又因为使用时人手操作部位是抓取框架6的部分，而整个壳体1又是藉由齿轮212及222与滑杆组3组接，故使其滑杆组4与光栅片组2相互间配合可成随意角度旋转以符合人手操作，而不会产生已有装置使用拐手或人手操作位不对时无法真实反应移动方向的缺憾，而且整个装置因是处在紧密包覆的保护状态下，因此不会有已有相对座标指控元件灰尘易于带入及现有绝对座标指控元件会渗水的情形发生，故其设计确具有显著的进步足勘供产业上的利用。
如图5A所示以本发明装置配合其轫体(Firmware)方法的运作，可将指控元件设于现有键盘、遥控器、笔记本型电脑操作面或鼠标器等其中任何一项产品之上，其中尤指可将本发明控制装置的活动范围设计在半英寸左右，而应用此一极小距离而作妥善规划，使基本上具有绝对座标方式(Pixel-Pixel)对应于整个显示幕外，并还另有空间可供规划自动卷轴与执行快速到达边界的功能(此于后文将有详细介绍)，故实施时可以目前适于人手操作的最小体积设于无线遥控器上，更具体者如图5B所示，这种遥控器的一面设有本发明最小体积的指控元件供大姆指操作，而遥控器的下方另一面则设输入按键符合人体工学方便使用者操控，以因应多媒体电脑与电视资讯结合多元化时代来临应用上的需求。
请参见图6、7、8所示本发明所设计的第二实施例，其中游标控制装置主要包括一壳体1，亦由上、下片11、12组成，而其上、下片11、12的对接面各具凹室，故组合时成一容间13；一光栅片组2，亦设于壳体1内其至少具有两片以上的光栅片21、22以对应X轴及Y轴的移动；一光感应组3，设于壳体1内至少具有两个感测器组31、32，每一感测器组31或32皆具有一个发光部311或321及接收部312或322，该两部份分别嵌设在上、下片11、12上对应光栅片21、22的上、下两边以读取其上的明暗内容；一滑杆组4，至少具有X轴及Y轴两支滑杆41、42，分别对应上述光栅片21、22以带动之；其中所设的光栅片21、22是活动串接叠设于上述壳体1组成容间13内适当位置，光栅片21、22为圆盘式而其带动部位211、221为一连设圆盘中心的齿轮，即光栅片21、22上同样设有短齿轮212与长齿轮222，且两光栅片21、22各设有中心孔215及225以便一中轴7穿过串接，该中轴7中段设胀大部71以区隔开两光栅片21、22避免其相互碰撞组合时使两光栅片21、22带动部位211及221的齿轮212、222分别先以X、Y轴滑杆41、42的长镂孔411、421套上，与齿排412及422分别直接啮合，后以中轴7两端分别穿套轴承51、52而固定于壳体上、下片11、12所设的穿孔111、121中，再将上、下片11、12对接，组成时让其光栅片组2及滑杆组4同位于壳体1内，而其上、下片11、12的凹室边上设有凹口，使壳体1组成时相对于滑杆组4走动位的外表上则呈现缺口14容使滑杆组4在滑行时出入。而其余光栅片组3的明暗格分布及光感应组3读取的方式则如前例故不重述。
请参阅图9、10所示本发明所设计的第三实施例，其中游标控制装置主要包括
一壳体1，具有上、下片11、12，该上、下片11、12分别各由一框架111、121及一板体112、122组成，致使上、下片11、12组合时中间具有一容间13，其中上片11的板体112上可设有输入键，而上片11的框架111内两侧设有走轨113，下片框架121上设有凹口123以供滑杆组14的行走及出入；一光栅片组2，设于壳体1内其至少具有两片以上的光栅片21、22，每一光栅片21、22上设有明暗格足以对应二维以上的X轴及Y轴的移动；一光感应组3，设于壳体1内至少具有两个感测器组31、32，其每一感测器组31或32皆具有一个发光部311或321及接收部312或322以对应光栅片21、22的上、下两边读取其上的明暗内容；一滑杆组4，至少具有X轴及Y轴两支滑杆41、42，分别对应上述光栅片以带动之；其中本实施例重点在于所设的光栅片21、22是相邻并设于上述壳体1容间13内的适当位置，故其板体112、122上适当位置均设孔以供两光栅片21、22并放，又光栅片21、22为圆盘式而其带动部位211、221为一连设圆盘中心的齿轮与滑杆组4接合，其中X、Y轴滑杆41、42的中间都具有一长镂孔411、421以适配于齿轮212、222的置入，且长镂孔411、421内一侧设有齿排412及422分别直接啮合齿轮212、222以带动准确行走，并在上片框架111内两侧设有走轨113供滑杆41行走，及下片框架121上设有凹口123供另一滑杆42出入，如此组成因为光感应组3与滑杆组4设于同一平面，故可减少厚度以最薄方式设置于上述手控操作器具上使用，并同样以很小的活动范围内控制电脑萤幕上的游标动作。
另外在此实施例中可将装置所用的电路板直接作为下片板体122，并于底部设一突柱124供与一底板8表面所设的孔81配合插接，使其滑杆组4与光栅片组2等可腾设在底板8上，随壳体1作任何角度旋转都还可正确输入位值以符合人手操作。
如图11所示本发明实施时其光栅片21、22的带动部位211及221亦可为单纯的中空轴体，而滑杆组4上则设相对的绳体413、423，该绳体413、423结合时中间部位是缠绕在光栅片21、22中空轴体上，再将两端系于滑杆41、42上固定，藉此，使滑杆41、42移动时可带动光栅片21、22旋转。
如图12所示是上述实施例的应用电路图；其中X轴光感应器组31由光电电路中的发光部311以发光二极管31a发射光源，照透光栅片21因明暗格产生的XA相位经接收部312的光电晶体31b；XB相位经光电晶体31c接收而将X轴移动信号检出；Y轴光感应器组32由发光部321的发光二极管32a发射光源，照透光栅片22产生的YA相位经接收部322的光电晶体32b；YB相位经光电晶体32c检出，后将XY轴的移动信号送至控制电路91计算处理，按键电路92中设有左开关92a、中开关92b、右开关92c所产生的信号亦送至控制电路91；稳压电路93是为提供稳定的电源供应电路；输出电路94是将控制电路91的信号放大后经由传输线送至电脑内。
如图13所示即在说明本发明的轫体(Firmware)游标控制方法，其主要是通过一控制电路以控制电脑显示幕上的游标的移动及定位，其方法包括一指控元件，具有一壳体1；二片以上的光栅片21、22与二个以上的感测器组31、32，供产生明暗讯号，以读取指控元件移动的资料；二组以上的记录器，供预设光栅片21、22产生明暗讯号的长度值；以及两个操作模式，其中第一操作模式用以侦测该指控元件的移动，使游标于显示幕上移动的距离以2组以上的比例V1、V2、V3……Vn等常数正比于指控元件于指标区移动的距离，即指控元件从左到右A点到B点或从下到上C点到D点可完全对应游标于全萤幕a到b及c到d的行走距离，又第二操作模式是指内设有加大虚拟指标区使指控元件移动进入此一加大区域时，即切换成至少一个以上特定指令的操作，譬如图所示若指控元件平常移动时因执行操作为绝对座标故可找到萤幕上任何一点，而过度向左、右、上、下超过边界时即进入第二操作模式，而可执行两个特定指令的操作，其一自动切换成显示幕卷动控制棒E的移动，其二切换成快速到达显示幕边界F的执行。
上述第一操作模式及第二操作模式的临界，可以用指控元件在边界直接以硬件上设开关来作切换，亦或如图12中以光栅片21、22明暗格上设有相对应内缩的边界为两种操作模式的区隔，使指控元件于边界内行走为第一操作模式，指控元件超过边界为第二操作模式，如此则可进一步规划成如下的功能1、以指控元件移动时读到一轴边界(X或Y轴)进入第二操作模式者判定为卷动控制棒的移动。
2、如上述指控元件已读到一轴边界，尔后游走时又读到另一轴边界时(如先读到X轴后又读到Y轴)则切换成快速到达显示幕边界的动作。
换言之如图14所示若相对于人手操作则在指控元件从上、下、左、右等平向进入者为卷动控制棒的移动，而如图15所示进入后又有近似垂直移动到达边端时则切换成快速到达显示幕的边界，举例如从右进入读到X轴时进入第二操作模式切换为卷动控制棒的移动，进入后指控元件又上、下垂直移动而达到边端读取Y轴边界时则切换成快速到达边界。而且为使上述卷动控制棒行走操作能与人手操作习惯相同而明确的被掌握，特将由X轴方向进入第二操作模式者令其执行Y轴的卷动，而以Y轴方向进入者令其执行X轴的卷动，故在执行上其指控元件移动从平向进入第二操作模式时，结构内部判断恒将定位于现在萤幕卷动控制棒所在位置的中心，而在进入此模式后指控元件又作垂直方向移动(譬如原先向左或右进入第二操作模式，尔后又有上、下的动作时)则视为偏移中心开始卷动，并且可规划随其指控元件移动速度的加快或在同向停留的时间加长而呈加速卷动效果，直到最后若进推到边端位置则直接变成快速到达边界的执行，如此自动卷动方式最合乎人体工学及Window95或Internet的操作需求。
另外上例实施时亦可将第二操作模式边界明暗格集中设于光栅片21、22的一边侧，如此实施时亦可享有相同的作用效果，基于此设计的更动仅是将原先设于两端的边界改成集中设于同边，故不另作图示表达。
为进一步揭示本发明游标控制方法的作动请参阅图16中各流程说明其中图16A、图16B所示的控制流程图，首先是设定RS232传输速度、起始位元、结束位元及长度，然后清除所有旗标及记录器、及设定速度判别的预设值。然后，读入XA、XB、YA、YB，然后在比较状态表(同时参阅表一所示的状态表)中找到X+方向、X-方向、Xmax、Xmin的值(状态表仅以X轴表示参考)，并将这些数值贮存以等待比较。于再次读入XA、XB、YA、YB的值之后，即比较是否等于前一次状态，若是，表示指控元件无位移，则回返再次读入XA、XB、YA、YB。若否，则首先执行X轴模式的判读(如流程图16A虚线所示的X轴模式)，在此模式的判读中，会分别比对前一次状态为(0，0)、(1，0)、(1，1)、(0，1)等四种可能状态。此时亦可由电脑的判读得知每次状态改变的时间，即可知指控元件的速度。由于电脑振荡器的时序是由4-8MHz，但经实验得知手指控制指控元件的速度不会超过5KHz，两者的时序相差很大，所以很容易判断指控元件的速度。
如图17A、17B所示为本发明中所用光栅片21(或22)及其明暗格上相对的信号，其中先假定其前一状态为(0，0)，在表一的状态表以及参阅图16E中如XA＝1，XB＝0即为X+方向，如XA＝0，XB＝1即为X-方向，如为XA＝1，XB＝1则可能有两种状况，一是离开最小，另一是到达最大，视旗标X+Flag有无设而定。至此，得到X+方向、Xmin、Xmax……等旗标讯号，并暂存于记录器中，以供程序判别之用。所以开始时，需将指控元件移动至四角的任一角上，归零后即可送出X、Y的正确座标绝对值。或光栅片21(或22)若未设有上述边界，则可将指控元件推到左上角同时令C1、C2归零而对应到显示幕左上角的原点，如此当指控元件右行超出边界(1280)，亦可作为第二操作模式区的界定。
图16D及16E分别是正方向及负方向的副流程图，游标在显示幕移动的距离是正比于指控元件移动的距离且指控元件于不同的速度区，有不同的正比常数。此程序目的是1、缩小指控元件移动的距离至半英寸或更小。但显示幕的游标在显示幕移动时不会因指控元件距离缩短，或指控元件移动时的不同速度，而游标于显示幕有不同正比于指控元件移动的距离，而产生指控元件已达到边界，而游标未到边界是或指控元件未到边界游标已到边界等状态的发生。
2、显示幕的游标移动至某一目标，随意在其目标四周都有精细位移。
3、显示幕的游标移动的速度及其位置能对应指控元件的速度及其位置，指控元件速度快，游标的速度对应增加，其位置亦对应，以达平顺稳快准的效果。
4、指控元件(以X轴为例)有正方向的两个记录器、负方向亦有两个记录器，正方向与负方向是相互对应记录，指控元件使指标以正确返回原点，因此游标于显示幕亦正确返回原点。
指控元件的移动速度为VX，分别在两个以上不同速度区变化，VX在各种速度V1、V2、V3……的上下区内对应不同比例的常数K值，K值代表游标于显示区移动距离是正比于所侦测到指控元件在指标区移动的距离的常数，K1、K2主要配合观看游标移动的平顺，K1、K2可为1、2或1、3或1、4或2、4等等(K1、K2值可内设为参数并配合驱动程序来让使用者自由选定)，再配合公式一C1+C2＝C3，公式三(K1*C1)+(K2*C2)＝显示幕的距离，决定指控元件的第一及第二速度区的位移距离C1，C2(C1，C2依显示幕的解析度已内设为参数)。所以当显示幕解析度提高时，亦可选择只有K2的比例提高，如此游标的精细位移可配合显示幕解析度像素最小移动量而移动。且虽K2值在显示幕解析度提高而提高，所以最小移动像素距离亦缩小，所以游标在显示幕上亦可平稳。如此可使游标于显示幕移动时非常顺畅。
例显示幕X轴解析度＝640光栅片的距离＝196*0.08mm＝15.68mm640＝(1+C1)+(4*C2)K1＝1，K2＝4196＝C1+C2∴C2＝148，C1＝48显示幕X轴解析度＝1024，1024＝(1+C1)+(7*C2)K1＝1，K2＝7196＝C1+C2∴C2＝138，C1＝58；当显示幕解析度由640增加至1024，但显示幕PIXEL到PIXEL间亦缩小，所以如K2由4增加到7并不影响游标于显示幕行走的平稳性。且于精细位移时无论显示幕解析度如何改变，游标亦有PIXEL到PIXEL精细位移。且缩小光栅片距离C3，不以缩小光栅片明、暗，每一格的距离为第一选择，而是缩小光栅片格数(在先前技术，320格，缩小至200格，或更小)，所以不会指控元件移动一格，而显示幕游标可能移动2、3格。再者，图16D及图16E所示以H1及H2来表示，H1是正方向的副程序，H2是负方向的副程序，其记录器V1X1+reg、V1X1-reg、V2X2+reg、V2X2-reg，当指控元件在正方向移动时，正方向的记录器V1X1+reg及V2X2+reg增加多少，负方向的记录器V1X1-reg及V2X2-reg就减少多少，相互对应。(当座标于最小时，V1X1+reg为0、V1X1-reg为C1、V2X2+reg为0、V2X2-reg为C2，当座标于最大时，V1X1+reg为C1、V1X1-reg为0、V2X2+reg为C2、V2X2-reg为0)。且指控元件在正方向第三速度区所移动的距离亦配合表3公式4、5转成V1X1，V2X2的值并以记录器V1X1+reg及V2X2+reg记录，再配合表三公式2，计算K3的值。如此，可达指控元件在标区可以正确返回原点，游标于显示幕亦正确返回原点。
例K1＝1，K2＝4
K3＝(n-1)K2-(n-2)K1＝(3-1)4-(3-2)1＝7因K3，是配合指控元件位移1时，游标于显示幕是移动7，再配合公式4、5可将在第三速度区时指控元件移动的位移转换V1X1+reg，V2X2+reg记录之。
当指控元件位移量1时，显示幕位移量为7K3*V3X3＝K2*V2X2+K1*V1X1V3X3＝V2X2+V1X17*1＝4*V2X2+V1X11＝V2X2+V1X1∴V2X2＝+2 V1X1＝-1∴V2X2+reg是增加2，V1X1+reg是减小1所以从指控元件正方向的两个记录器而言V2X2+reg+V1X1+reg＝2+(-1)＝1与指控元件于第三速度区的实际位移量1是相同，再由公式3(K1*C1)+(K2*C2)＝显示幕的距离即K1XV1X1+reg+K2VX2X2+reg＝再显示幕的距离即(1*-1)+(4*2)＝7亦同于指控元件在第三速度区，游标于显示幕的位移量为7。即指控元件在第三速度区移动距离，借由表三公式4、5将其转成V2X2，V1X1的值，并以V2X2+reg，V1X1+reg记录之。
所以显示幕的游标移动的速度及其位置能对应指控元件的速度及其位置，指控元件速度快，游标的速度对应增加，其位置亦对应，以达平顺稳快准的效果。指控元件有正方向的两个记录器、负方向亦有两个记录器，正方向与负方向是相互对应，指控元件在指标区可以正确返回原点，因此游标于显示幕亦正确返回原点。
因为X轴正方向的两个记录器与负方向的两个记录器是指控元件相互对应，前述X轴用正、负方向各两个记录器，是为了解说更为清楚，但以正方向的两个记录器即可达到相同目的。所以指控元件在X轴的其中一个方向，设有记录器即可。
在主程序判别出X+方向后，接着图16D、H1的步骤F41判别VX是否小于或等于一定的速度，若是，表示指控元件VX的速度在V1的下限，即第一速度区，接着步骤F42判别在第一速度区的记录器V1X1+reg值大于或等于C1；若否，则于V1X1+reg加1，V1X1-reg减1，并传输位元组，即步骤F43。若是，表示V1X1+reg为最大值，则游标移动距离正比于指控元件K2的倍数移动，并于V2X2+reg加1，V2X2-reg减1，并传输位元组，即步骤F46。
步骤F41为否表示指控元件VX于速度V1的上限，接着步骤F44判断VX是否在V2的下限或上限，如在速度V2的下限，则到步骤F45，接着判断V2X2+reg记录器是否最大值，如是则游标移动距离是正比于指控元件移动距离K1的倍数移动，即到步骤F43。如否，则游标移动距离是正比于指控元件移动距离K2的倍数移动，即到步骤F46。
如指控元件的速度VX只设定三个速度区域，则图16D流程图A与B是接连一起，所以F44为否时，则到步骤F47，接着判断在正方向的V2X2+reg记录器还有多少没用，如果K2*V2X2-reg小于K3时，游标移动距离是正比于指控元件移动距离K2的倍数移动之，则到步骤F46，避免于指控元件速度高于V2移动时，游标值超出显示幕的边界，或走不回原点。若上述结果为否时，则到步骤F48判断V2X2+reg是否已经大于或等于最大值，若已在最大值，则游标移动的距离须正比于指控元件移动距离K1的倍数移动。若步骤F48为否，表示V2X2+reg记录器还有距离，可以让指控元件于第三速度区正方向的位移的距离转换为V1X1+reg及V2X2+reg记录器记录之，所以接着步骤F49，判断在正方向的精细位移量是否有超过一半，如果没有则到步骤F46，则游标移动的距离还是正比于指控元件移动距离K2的倍数移动。若是，则到步骤F50，正向记录器V1X1+reg减1，V2X2+reg加2，负向记录器V1X1-reg加1，V2X2-reg减2，如此指控元件的速度VX于第三速度区时，保持V1X1+reg记录器最大的定值C1的一半，如此便可使游标于显示幕移动至某一目标，在其目标四周都有精细位移。
再者，如图16D，指控元件的速度VX区分三个速度区，即0＜VX≤V1，V1＜VX≤V2与VX＞V2，指控元件的速度VX是否可分成两个速度区，其结果与上述图16D的4点目皆可达到。答案是肯定的。即步骤F41为否时，直接到步骤F47，只将步骤F44及F45省略，但步骤F46还保留。此意义即将V1与V2值可设定非常的相近或相同，即指控元件速度VX的判别，省略第二速度区。也就是以单一速度的上限或下限即可达到同目的。所以亦可修改轫体，或规划成硬件的按键开关，按一下就是如同指控元件位于第一速度区，即游标在显示精细位移。再按一下就如同指控元件位于第三速度区，即游标在显示幕快速位移。再则，游标于显示幕的移动亦可依指控元件在指标区速度的增量，即以指控元件速度的增量代替指控元件的速度。
图16E为负方向的副流程图，其流程说明同于图16D。
图16G为正方向指控元件速度VX，有数个数速度区的副流程图。其A与B是连辔图16D的A与B。所以在图15D步骤F44为否时，则到图16G的步骤F61，步骤F61为是时，则到图16D的步骤F47。所以指控元件速度VX在正方向第三速度区、第四速度区…第n速度区都具有相同的流程。步骤F63亦在判别游标是否会超出边界，如是，则到前一个较小值的速度区，再判别游标是否会超出边界，直到游标不会超出边界，再执行步骤F64，指控元件的记录器V2X2+reg是否为最大值，若是，则到步骤F43；若否，则到F65，同样亦判别V1X1+reg记录器是否超出C1的1/2，如否到步骤F46，若是，到步骤F66，并将指控元件在高速(即指控元件的速度在第三速度区或高于第三速度区)转成V2V2+、V1X1+值，并V2X2+regV1X1+reg记录的，并输入位元组。如此游标在显示幕移动的速度及其位置能对应指控元件的速度及其位置；指控元件速度快、游标的速度对应增加，其位置亦对应，以达到平顺、稳定、准确的效果。图16H为负方向的副流程图，其理由同于图16G。
在执行完V轴模式之后，再执行Y轴模式的判读(其流程与X轴模式相同)。
因此配合硬件侦测及图16A～C不同于边界的判断，由活动光栅片上两边边界明暗格在光感应组3上可直接产生数个信号以判断边界。
请参阅图18为本发明进入第二操作模式的控制流程图，其中动作起始图C、C1即图16内所标的C、C1，首先判断指控元件是否靠边是否已进入第二操作模式位在Y卷轴的范围内，如否则重置Y卷轴(SCROLL)旗标流程返回C1位，若是则进一步判断Y卷轴旗标是否设立，若无则初设Y旗标代表指控元件操作仅是初次进入第二操作模式还未真正进行卷动操作，设定后流程返回C1位，反之若是则该旗标值早已设立代表指控元件之前已经位在第二操作模式位，目前要执行卷动操作，因此底下又判断该指控元件是否相对位在萤幕最上或最下面，若是则执行第二操作模式者切换成萤幕换页键的按下的动作，分别作上或下一页的切换，相反的若都非位于换页位则进一步判断Y卷轴选定位置是否＞0有变动？若有则判断是向上或向下，以下图中流程分向两边一方为向上而另一方为向下其作动均同，故仅例举一方作为说明，譬如向上则判断刚刚有否设定向下旗标，若有则代表原先应为指控元件向下的动作，目前向上为一反相讯息应停止卷动，设立向上旗标后流程重返C1，而如果之前没有设向下旗标则判定初次向上移动，应予记号设立向上旗标，之后判断Y卷轴移动距离是否界在5～10格，若小于五格则卷轴不应予动作流程返至C1，以免过于灵敏反应在人手操作可能因些微抖动偏移所导致的误动，若移动距离小于10格则执行慢速卷动，若大于10格则执行快速卷动或翻页模式，执行后流程重返C1，如此当向上执行一段时间后若有反向动作时则会为刚才流程向下方有无设定向上指标处所侦知而停止第二操作模式动作，此时游标重返第一操作模式绝对座标状态。
以下兹举一具体的应用例以证明本发明确可将指控元件的活动范围设计在半英寸左右；如图12所示若以X轴解析度1280为例，假设以K1＝1，K2＝5，K3＝10来规划三种不同速度正比于显示幕的移动点数，其中可导出对应X轴、Y轴行走于第一操作模式下所需的明暗格数为X轴1280＝(1*C1)+(5*C2)+(10*C3)＝(1*20)+(5*20)+(10*116)∴C1＝20，C2＝20，C3＝116C1+C2+C3＝156Y轴1024＝(1*C1)+(5*C2)+(10*C3)＝(1*19)+(5*21)+(10*90)∴C1＝19，C2＝21，C3＝90C1+C2+C3＝130故在第一操作模式下所需的X、Y轴明暗格＝C1+C2+C3，分别为156格及130格，此外为体现本发明的第二操作模式在上述边界外需另加25格的游走空间以符合第二模式操作执行的需求，因此实际的明暗格数X轴＝25+156+25＝206格Y轴＝25+130+25＝108格今假设以人手最小移动距离0.06mm，即现今常采用的一英寸400DIP其中规划每格间的距离为25.4mm/400＝0.06mm故执行时所要具备明暗格的长度为X轴＝206*0.06mm＝12.36mm 小于半英寸12.52mmY轴＝180*0.06mm＝10.8mm 小于半英寸12.52mm由上可以证明，藉由本发明所提供的技术手段其控制装置的活动范围确实可设计在半英寸左右，以符合仅用人手拇指移动的操作需求，并在该有限范围内以执行绝对座标方式对应于整个显示幕，及规划自动卷轴及执行快速到达边界的功能，且所设计的装置体积小密封严不进灰尘、不渗水，使用时又不会有拐手现象发生，而超越以往同类产品在体积无法缩减及使用时无法对位的毛病，故可供产业上利用。
以上仅是针对本发明的较佳实施例作一说明，举凡其它种种根据本发明的技术方案所作的等效修饰与变更，应仍属于本发明的创作精神范围内。
综上所述，本发明所提供的装置及方法考量设计完善，同时所揭示的技术于实施上可为产业利用，颇具新颖性及创造性。表一状态表1 2 3 4XA0 1 1 0XB0 0 1 1X+方向XA1 1 0 0XB0 1 1 0X-方向XA0 0 1 1XB1 0 0 1Xmax 11Xmin00FlagXmax·Xmin·X+旗标regXreg·X+reg·X-reg·Xmaxreg·XminregYsreg·Xsreg记录器表二1.Vx—指控元件的速度，预定速率参考值2.Vn—指控元件不同速度，设定位阶参考值C1—指控元件在最小速度位阶的最大移动距离C2—指控元件于第二速度位阶的最大移动距离C3—指控元件的距离；C1+C2＝C3Kn—指控元件不同速度位阶的参考常数与指控元件速度相互对应VnXn—指控元件在不同速度位阶所移动距离V1X1+reg—指控元件在正方向于最小速度位阶所移动距离的记录器V2X2+reg—指控元件在正方向于第二速度位阶所移动距离的记录器V1X1-reg—指控元件在负方向于最小速度位阶所移动距离的记录器V2X2-reg—指控元件在负方向于第二速度位阶所移动距离的记录器Xsreg—X轴卷动记录器Ysreg—Y轴卷动记录器表三公式1.C1+C2＝C3公式2.Kn＝(n-1)K2-(n-2)K1 n≥3 K2＞K1公式3.(K*C1)+(K2*C2)＝显示幕的距离公式4.Kn*VnXn＝K2*V2X2+K1*V1X1公式5.VnXn＝V2X2+V1X权利要求
1.一种游标控制装置，是通过一控制电路以控制电脑显示幕上的游标的移动及定位，其特征在于包括有一壳体，由上、下片组成，其中具有一容间；一光栅片组，设于壳体内其至少具有两片以上的光栅片以对应X轴及Y轴的移动；一光感应组，设于壳体内至少具有两个感测器组，分别对应于上述光栅片以读取其上的明暗内容；一滑杆组，至少具有X轴及Y轴两支滑杆，分别对应上述光栅片以带动的；其中所设的光栅片是活动串接叠设于上述壳体容间内，又每一光栅片都具有一带动部位，该带动部位是突设于壳体外以对应滑杆组的带动；藉此，可缩小游标控制装置的组合体积使在很小的活动范围内控制电脑萤幕上的游标，并使滑杆组与光栅片组相互间可成适当角度旋转以符合人手操作。
2.一种游标控制装置，其特征在于包括有一壳体，由上、下片组成，其中具有一容间；一光栅片组，设于壳体内其至少具有两片以上的光栅片以对应X轴及Y轴的移动；一光感应组，设于壳体内至少具有两个感测器组，分别对应于上述光栅片以读取其上的明暗内容；一滑杆组，至少具有X轴及Y轴两支滑杆，分别对应上述光栅片以带动之；其中所设的光栅片是活动串接叠设于上述壳体容间内，又每一光栅片都具有一带动部位对应滑杆组的带动，此带动部位组接后是于壳体内，而壳体相对外表上则设缺口容使滑杆组在滑行时出入；藉此，可缩小游标控制装置的组合体积使在很小的活动范围内控制电脑萤幕上的游标，并使滑杆组与光栅片组相互间可成适当角度旋转以符合人手操作。
3.如权利要求1或2所述的游标控制装置，其特征在于该装置中相对于滑杆组可设有一框架，其架上两侧分别设有平行的X轴向滑槽，而在另两侧分别设有平行的Y轴向滑槽，使滑杆组可分别于滑槽内滑行。
4.一种游标控制装置，是通过一控制电路以控制电脑显示幕上的游标的移动及定位，其特征在于包括有一壳体，由上、下片组成，其中具有一容间；一光栅片组，设于壳体内其至少具有两片以上的光栅片以对应X轴及Y轴的移动；一光感应组，设于壳体内至少具有两个感测器组，分别对应于上述光栅片以读取其上的明暗内容；一滑杆组，至少具有X轴及Y轴两支滑杆，分别对应上述光栅片以带动之；其中所设的光栅片是于同平面上并排设于壳体的容间内，而其壳体的上、下片分别各由一框架与一板体所组成，且其框架上设有滑杆走动位，板体上设孔以供两光栅片并放，藉此，游标控制装置的组合后可以在很小的活动范围内控制电脑萤幕上的游标动作。
5.如权利要求4所述的游标控制装置，其特征在于于上片的板体上可设有操控键，上片的框架内两侧设有滑杆的走轨，而其下片框架上设有凹口供另一滑杆出入，其下片的板体为一电路板，其底部并设一突柱与表面设孔的一板配合插接，使其包含在壳体内的滑杆组与光栅片组可随意任何角度旋转以符合人手操作。
6.如权利要求1或2或4所述的游标控制装置，其特征在于其装置中光栅片为圆盘式且其带动位置为一连设圆盘中心的齿轮，而其滑杆中间都具有一长镂孔，而其孔内设齿排与光栅片的齿轮直接啮合以带动之。
7.如权利要求1或2所述的游标控制装置，其特征在于其装置中每一光栅片所设的明暗读取格分别位于不同圆周，且至少有一光栅片设成透光，另其光感应组中光晶体组的接收部及发光部分别设于壳体的上下两边，且每一感测器组各对应于不同圆周明暗读取格的光栅片以读取上的明暗内容。
8.如权利要求7所述的游标控制装置，其特征在于其中一光栅片上设较小齿轮，该齿轮下连设有长轴，光栅片的另一端设有一短轴，而另一光栅片设有较大齿轮，齿轮下连设有短轴，且轴内中心设有穿孔供小齿轮长轴穿过。
9.如权利要求7所述的游标控制装置，其特征在于其中两光栅片各设有中心孔可以一中轴穿过串接，该中轴中段设胀大部以区隔开两光栅片。
10.如权利要求7所述的游标控制装置，其特征在于其光栅片的带动部位为单纯的中空轴体，而滑杆组上则设相对的绳体，该绳体结合时中间部位是缠绕在光栅片中空轴体上，而其两端系于滑杆上固定，藉使滑杆移动时可带动光栅片旋转。
11.如权利要求1或2所述的游标控制装置，其特征在于其壳体为方形而其感测器组是分别设于壳体内对角位置。
12.一种游标控制方法，是通过一控制电路以控制电脑显示幕上的游标的移动及定位，其特征在于并配备下列元件一壳体，即指控元件；二片以上的光栅片与二个以上的感测器组，供产生明暗讯号，以读取指控元件移动的资料；与二组以上的记录器，供预设光栅片产生明暗讯号的长度值；而同时藉下列两种操作模式控制其中第一操作模式侦测该指控元件的移动可使游标于显示幕相对移动；第二操作模式中设有加大虚拟指标区使指控元件移动进入此一加大区域时，即自动切换成特定指令的操作而至少可执行一个以上卷轴的双向移动。
13.如权利要求12所述的游标控制方法，其特征在于其中指控元件进入第二操作模式时，至少可执行一个以上的特定指令，其一为自动切换成显示幕卷动控制棒的移动，其二为切换成快速到达虚拟显示幕最边界。
14.如权利要求12所述的游标控制方法，其特征在于其中以光栅片明暗格上设有相对应内缩的边界为两种操作模式的区隔，指控元件于边界内行走为第一操作模式，指控元件超出边界为第二操作模式。
15.如权利要求14所述的游标控制方法，其特征在于其中光栅片做为第二操作模式区隔边界，是集中位于明暗格的同一边。
16.如权利要求13或14或15所述的游标控制方法，其特征在于其中指控元件移动同时读到X轴及Y轴边界为进入第二操作模式者切换成快速到达边界，只读取一轴边界信号进入者为卷动控制棒的移动，且从X轴进入到边界者为操作Y轴的卷动，从Y轴进入边界者执行X轴的卷轴。
17.如权利要求16所述的游标控制方法，其特征在于其指控元件移动从上、下、左、右进入第二操作模式者自动切换为卷动控制棒的移动，进入后指控元件又作近似垂直移动而到达边端者切换成快速到边界。
18.如权利要求16所述的游标控制方法，其特征在于其指控元件移动从上、下、左、右进入第二操作模式时恒定位于现在萤幕中心，进入第二操作模式后指控元件又作近似垂直移动者为偏移中心开始卷动，并随移动速度及在同向呈加速卷动效果。
19.如权利要求12所述的游标控制方法，其特征在于其指控元件是设于键盘、摇控器、笔记本型电脑操作面以及鼠标器，其中任何一者之上。
全文摘要
本发明公开一种游标控制装置及其方法,是通过一控制电路以控制电脑显示幕上的游标的移动及定位,该控制装置包括有:一壳体、一光栅片组、一光感应组、以及一滑杆组,其中所设的光栅片是并排设于同一平面或以活动串接叠设于上述壳体内,又每一光栅片都具有一带动部位以对应滑杆组来带动,且该带动部位于光栅片串接叠设时是可设于壳体内或外实施。另外在本发明中所提供的游标控制方法,其重点在于控制电路内设有两个操作模式;藉此使控制装置的活动范围可设计在半英左右,而可以绝对坐标方式对应于整个显示幕,并还有空间可供规则自动卷轴及执行快速到达边界的功能。
文档编号G06F3/033GK1173665SQ9711253
公开日1998年2月18日 申请日期1997年7月18日 优先权日1997年7月18日
发明者叶富国, 陈美雍 申请人:叶富国, 陈美雍