一种人机交互输入装置和输入方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种人机交互输入装置和输入方法，其中，装置包括：滑片、回弹机构及光学模块；所述滑片具有一原点位置和一偏离区域，用于在一外力作用下在所述偏离区域内移动；所述回弹机构用于在所述外力撤离的条件下，将所述滑片回归所述原点位置；所述光学模块设置在所述滑片下方，通过发出光线并接收所述滑片反射的光线，来确定所述滑片的移动信息，并根据所述移动信息通过模块内含电子部分的计算来确定图形界面上光标的移动速度和移动距离。本发明专利技术占用很小的空间就实现了光标的全屏控制，采用的光学引擎成本低廉且稳定性高，可广泛应用于笔记本电脑、遥控器、甚至手机等空间有限的设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机的输入输出设备，特别是涉及一种新型的人机交互输 入装置和输入方法。技术背景以笔记本电脑为代表的具有较大屏幕(12或更大)和较高运算速度的便 携式电子设备，均采用的是图形化交互界面(GUI)，而鼠标等自由路径光标 控制设备是图形化交互界面最为重要的输入输出控制设备。自由路径光标控 制设备目前主要有两种器件1) 基于电容感应原理的触控板(TouchPad);2) 基于压力感应原理的指点杆(TrackPoint);触控板的工作原理是利用使用者的手指接触到触控板的瞬间产生一个电 容效应，因而可由电容值的变化来判断手指的位置。因为要将触控板上表面 作为一个电极，所以要求材料比较严格，同时结构也局限的很严，不能兼顾 使用手感和界面设计，附加功能也非常有限。此外，电容式触控板所占体积较大，并且其灵敏度对环境温度、湿度等 变化比较敏感，在极端恶劣环境下失效的可能性较大。而指点杆的工作原理是由于手指在指点杆上的施力方向和大小不同，通过检测部件下方在X-Y两个方向的应变，从而系统得知操作者欲控制光标运动的方向和速度。指点杆的优点是占用面积较小，灵敏度高，但其缺点也比较突出，如 部分用户始终不适应此操作方式，容易产生持续变形，高度较高影响便携产 品结构设计等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，解决现有技 术不能利用光学模块在较小的移动范围内实现图形界面的光标控制的技术问 题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种人机交互输入装置，其中，包括: 滑片、回弹机构及光学模块；所述滑片具有一原点位置和一偏离区域，用于 在一外力作用下在所述偏离区域内移动；所述回弹机构用于在所述外力撤离的条件下，将所述滑片回归所述原点位置；所述光学模块设置在所述滑片下 方，通过发出光线并接收所述滑片反射的光线，来确定所述滑片的移动信息， 并根据所述移动信息确定图形界面上光标的移动速度和移动距离。上述的装置，其中，所述偏离区域分为靠近所述原点位置的第一区域和 远离所述原点位置的第二区域，所述光学模块根据所述滑片偏离所述原点的 方向和位移量来移动所述光标，并且，如果所述滑片停留在所述第二区域内， 则所述光学模块按照预先设定的速度持续移动所述光标，直到所述滑片再次 移动。上述的装置，其中，所述预先设定的速度为根据滑片停留时间呈非线性 变化的变量。上述的装置，其中，所述滑片的边缘具有一个导电的第一金属环，所述 偏离区域的边界具有一个导电的第二金属环，如果所述第一金属环接触所述 第二金属环，则所述光学模块按照预先设定的速度持续移动所述光标，直到 所述第一金属环脱离所述第二金属环。上述的装置，其中，所述预先设定的速度为根据所述第一金属环与所述 第二金属环的接触时间呈非线性变化的变量。上述的装置，其中，所述滑片上具有传感器，所述传感器检测所述外力 的大小和接触面积，通过所述传感器实现鼠标的单击和双击功能，并且所述 光学模块还根据所述外力大小和接触面积控制所述光标的移动速度。为了实现本专利技术的目的，本专利技术还提供了一种人机交互输入方法，其中， 包括步骤一，设置一滑片，所述滑片具有一原点位置和一偏离区域，在一外 力作用下所述滑片在所述偏离区域内移动；步骤二，在所述滑片下方设置一光学模块，所述光学模块通过发出光线 并接收所述滑片反射的光线，来确定所述滑片的移动信息，并根据所述移动 信息确定图形界面上光标的移动速度和移动距离；步骤三，设置一回弹机构，在所述外力撤离的条件下，所述回弹机构将 所述滑片回归所述原点位置。上述的方法，其中，在所述步骤一中，将所述偏离区域分为靠近所述原 点位置的第一区域和远离所述原点位置的第二区域；在所述步骤二中，所述 光学模块根据所述滑片偏离所述原点的方向和位移量来移动所述光标，如果 所述滑片停留在所述第二区域内，则所述光学模块按照预先设定的速度持续 移动所述光标，直到所述滑片再次移动。上述的方法，其中，所述预先设定的速度为根据滑片停留时间呈非线性 变化的变量。上述的方法，其中，在所述步骤二中，所述光学模块还通过检测所述滑 片的边缘与所述偏离区域的边界的接触时间，以及施加在所述滑片上的外力 大小和接触面积来确定光标的移动速度。上述的方法，其中，在所述步骤二中，所述光学模块根据所述滑片偏离 所述原点的方向和位移量来移动所述光标，如果所述滑片与所述原点之间的 距离小于预先设定的长度值，则所述光标按照低倍数放大所述滑片的位移； 如果所述滑片与所述原点之间的距离大于预先设定的长度值，则所述光标按 照高倍数放大所述滑片的位移。上述的方法，其中，所述光学模块选择为鼠标的整体光学引擎，并且在 所述步骤二中，是通过光学引擎内含的电子部分的计算来实现根据所述移 动信息确定图形界面上光标的移动速度和移动距离。本专利技术的优点在于1:本专利技术机构部分为移动距离非常小的自动回弹模组，占用很小的滑动 距离，并且因为进行了分区控制，既可以实现光标大范围的快速移动，也可 以实现光标小范围的精确移动，因此占用了很小的空间就实现了光标的全屏 控制，可广泛应用于笔记本电脑、遥控器、甚至手机等空间有限的设备。2:本专利技术使用普通光学或激光鼠标模组(光学引擎)，成本低廉，并且 因为光学引擎对环境条件要求较为宽泛，相对于现在笔记本电脑上广泛采用 的触控板和指点杆来说，具有较高的稳定性； 3:滑片材料丰富多样，仅需在其背面(非外观面)满足平面度及灰度要 求即可，能够给设计人员充分的自由来设计好的界面和好的使用手感，提高 用户使用感受；4:产品扩展功能强，可以根据需要增加不同的附加功能；如附加触摸 控制功能，特殊光效显示等；5:相对现有笔记本电脑的触控板和指点杆技术来说，因为本专利技术是采用 了完全不同的设计原理，所以具有广阔的应用前景和商业价值。 附图说明图l为本专利技术基本原理的框图；图2为本专利技术提供的输入装置的结构图；图3为本专利技术中偏离区域的分区示意图；图4为本专利技术中的预定速度根据停留时间变化的速度曲线图；图5a、 5b、 5c为本专利技术中的偏离区域不分区时采用绝对位置算法的示意图；图6为本专利技术提供的采用绝对位置法控制光标的流程图； 图7a、 7b、 7c为本专利技术提供的釆用边界探测法的输入装置的结构图； 图8为本专利技术提供的采用边界探测法控制光标的流程图； 图9为本专利技术提供的采用传感器探测法控制光标的原理框图。具体实施方式本专利技术是一种新型的输入输出设备，此设备是一种靠移动滑片引起图像 变化，然后根据图像中某些特征来判断移动方向和速度的光学式鼠标控制设 备。本专利技术的基本原理如图l所示，本专利技术由两大部分组成滑片及其回弹机构IOO，包括有光学模块的电子控制板200。本专利技术利用光学模块来识别滑 片的移动，从而控制图形界面光标的移动。图2为本专利技术提供的输入装置的结构图，如图2所示，电子控制板是一 个完整的光学鼠标模组，包括光源、图像传感器芯片(sensor)、透镜模块、 主控芯片等。滑片及其回弹机构由固定支架、滑片、回位弹簧等组成。滑片安装在其回弹机构上，在水平外力分量的作用下(如人的手指推力 等)，滑片可以在回弹机构规定的圆形范围内自由运动。光源的作用是照亮滑 片底表面，在滑片底表面形成反射光，此反射光通过透镜映射到图像传感器 内部的感光矩阵，由此可以把滑片底表面一小区域面积转化成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人机交互输入装置，其特征在于，包括：滑片、回弹机构及光学模块；所述滑片具有一原点位置和一偏离区域，用于在一外力作用下在所述偏离区域内移动；所述回弹机构用于在所述外力撤离的条件下，将所述滑片回归所述原点位置；所述光 学模块设置在所述滑片下方，通过发出光线并接收所述滑片反射的光线，来确定所述滑片的移动信息，并根据所述移动信息确定图形界面上光标的移动速度和移动距离。

【技术特征摘要】
1. 一种人机交互输入装置，其特征在于，包括滑片、回弹机构及光学模块；所述滑片具有一原点位置和一偏离区域，用于在一外力作用下在所述偏离区域内移动；所述回弹机构用于在所述外力撤离的条件下，将所述滑片回归所述原点位置；所述光学模块设置在所述滑片下方，通过发出光线并接收所述滑片反射的光线，来确定所述滑片的移动信息，并根据所述移动信息确定图形界面上光标的移动速度和移动距离。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏离区域分为靠近所 述原点位置的第一区域和远离所述原点位置的第二区域，所述光学模块根据 所述滑片偏离所述原点的方向和位移量来移动所述光标，并且，如果所述滑 片停留在所述第二区域内，则所述光学模块按照预先设定的速度持续移动所 述光标，直到所述滑片再次移动。3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述预先设定的速度为根据滑片停留时间呈非线性变化的变量。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑片的边缘具有一个 导电的第一金属环，所述偏离区域的边界具有一个导电的第二金属环，如果 所述第一金属环接触所述第二金属环，则所述光学模块按照预先设定的速度 持续移动所述光标，直到所述第一金属环脱离所述第二金属环。5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预先设定的速度为根据所述第一金属环与所述第二金属环的接触时间呈非线性变化的变量。6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑片上具有传感器， 所述传感器检测所述外力的大小和接触面积，通过所述传感器实现鼠标的单 击和双击功能，并且所述光学模块还根据所述外力大小和接触面积控制所述 光标的移动速度。7. —种人机交互输入方法，其特征在于，包括步骤一，设置一滑片，所述滑片具有一原点位置和一偏离区...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宝宝，刘湘涛，马雷，徐增亮，
申请(专利权)人：联想北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11[]