输入装置的触摸控制方法及其装置制造方法及图纸

一种触摸控制输入方法及装置，用以控制电脑屏幕上的游标移动，或控制设备（如机器或机械手）的目标移动。提供一种使用者可操纵的构件，其具有已知构形的外部接触表面，用以经由与该接触表面的实体接触而感测使用者的动作。在接触表面上的使用者接触会被传递到位于使用者可操纵构件及一支撑件之间的力量感测机构。在接触表面上的使用者接触的移动是得自力量感测机构的讯号输出。接触力量可被用作一种用以同时决定目标移动及反应灵敏度的机构，同时提供肌肉运动知觉的及触觉的回馈给使用者。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般有关一种使用者界面领域，供电子装置(如电脑及机器控制件)之用。更明确言之，本专利技术有关触摸灵敏使用者界面及方法，用以实现如电脑屏幕上的时标的移动控制，或指引机器或机械手的目标移动。以输入装置(如电脑鼠标)操作的两种基本操作为“指向”及“拖曳”。在指向中，使用者操纵鼠标以使游标移到标的。在拖曳中，使用者使目标移到一目标区。人—电脑交互学习显示鼠标移动一般的特征是较小的次移动跟在大的主要移动之后。这些移动对应粗定位(gross positioning)，且之后经由使用者操纵鼠标而细定位以使目标或游标对准标的。移动控制或增益(gain)的灵敏度是距离之间的比率，等渗压装置必须被移动以产生目标(如显示器上的游标)的给定移动。此也已知为在显示器的解析度(像素)及等渗压输入装置的解析度(每英寸几点(dpi))之间的控制—显示比(Control-Display ratio)。一般而言，高增益装置在初始粗定位中是快速的，但当需要形成小精确移动时则很难控制。低增益装置允许目标的小精确移动且因而容易(及较快)的细定位，但在粗定位则为无效率地缓慢。对一固定增益输入装置而言，于初始粗定位对最终细绸整之间的权衡典型地产生一U形增益成效曲线，其在适当的增益水准上有最好的成效。对控制灵敏度的需求乃随着应用而变化。对图表使用者界面(GUI)(如微软的视窗)的一般应用而言，游标一般用以选择在中等解析显示器上的中等大小图标(icon)，且此一般适合使用固定增益输入装置。在另一方面，经常在CAD或图表工作中，使用者必须从非常多的、紧密间隔的、均匀的像素宽度标的区(如两条线的相交处)选择一标的。此种细定位于使用有太高增益的装置时会非常困难且对使用者会形成很大的压迫感。因此需要一种低的或适度增益装置以进行精细控制。但是，CAD或图表作业用的显示器解析度经常是较高的，使得以一较低或适度增益输入装置移动游标横过高解析显示器乃需要太多的手动作且令人生厌的。过去已有几个尝试提供更对使用者友善的装置。Chien的美国专利第4,963,858号揭示一种使用加速运动开关的鼠标以选择预定增益。另一方式是KaPlan的美国专利第5,793,354号所教示的。使用一种分开的增益控制按钮或脚踏板以改变使用电子电路的增益以回应按钮或踏板压下的量。另一方式是Even的加拿大专利第2,203,387号所教示的，其中一种可变的传递元件被插入传统鼠标的旋转球及数值化编码器系统之间，且由一杆启动。但是，使用分开的控制按钮、或踏板或杆，需要使用者在同一时间统合使用不同手足，此方式是笨拙的且很难掌握。典型的同容积操纵得对应使用者的手所施加的力量且经常被发现理设在膝上型或笔记型电脑的键盘中。游标在操纵杆的倾斜方向中移动，且一般地游标速度是由所施加的力量来决定。对控制能力的增益相同的窘境也发生在操纵杆上。再者，已发现指标时间(Pointing times)会被期望可能较执行相同工作的鼠标慢20％。另一个关心的事项是”感觉”，或是缺乏肌肉运动知觉的回馈，因为在力量施加点上，使用者的手足极少移动。例如，，为了减慢，使用者必须以刚好的正确数量释放操纵杆上的压力。太少，则游标停在接近其目标处。太多，则游标飞过目标。再次地，此需要好的手眼统合，而变得难以掌握，因任何延长时间的使用而令人厌烦，且实际上令人感到挫折。已有各种尝试想要改善同容积操纵杆的肌肉运动知觉反应。Yasutake的美国专利第5,805,137号描述一种3D输入控制器，且建议在给定方向中游标或目标移动(object movement)速度会回应施加于对应的力量一敏感垫上的力量的大小。但是，没有教示任何有关如何以人机工程方式达成的结构或方法。相反地，该专利教示移动及力量的决定在触摸垫上是两个分离的操作。由于计算的需求，从力量的施加，游标回应经历了时间延迟。于动作与目标回应之间的时间迟延是令人失去方向知觉的且令人无法接受。Yoshikaaa等人的美国专利第5,815,139号描述一种触摸启动输入装置，其教示可使用在力量一敏感触摸垫上所施加的力量来改变目标的移动速度。借由将力量分割成数个水准及使用速度因数的查阅表，简化了使用瞬间力量作为变数(其被计算且有随行的迟延)的复杂性。但是，此装置基本上是在触摸垫的项面上的操纵杆按钮，且没有等渗压装置的直觉的肌肉运动知觉回馈，因为这些操作是分离的，且因此仍然是支离破碎的。因此，依据本专利技术的一观点，提供一种使用者输入装置的触摸控制方法，该方法包括下列步骤提供一具有已知构形的接触表面，其安装于一支撑件上，且具有一力量感测机构，可操作地连接该接触表面以感测使用者接触该接触表面；接触该接触表面以使该感测机构产生对应该接触的输出讯号；使用该输出讯号以提供因使用者接触而施加至该接触表面的切线方向力量的相对量度及使用该切线方向力量的相对童度以控制因回应该使用者与该接触表面的接触的目标移动。依据本专利技术的另一观点，提供一种人机工程学触摸控制输入装置，该装置包括一手动操作构件，具有已知构形的一接触表面；一支撑件，其内安装有该手动操作构件；及一力量感测机构，可操作地连接于该手动操作构件，以感测使用者与该接触表面的接触；该感测机构感测在该接触表面不同于法线力量的接触力量，且产生与该接触力量相关的输出讯号，以用于控制目标的移动及用于控制此装置的增益以实现全部回应该使用者接触的移动控制。图式简单说明请参考下列附图，其使以范例方式示出本专利技术的各种实施例，其中附图说明图1显示习用等渗压输入装置的操作原理；图2a显示本专利技术的控制方法的原理；图2b显示应用本专利技术的控制方法的结果；图2c显示应用习用控制方法的结果；图3a显示一法线力量及在触摸控制输入装置的接触点上的切线方向力量分量图3b显示依据本专利技术在3D表面上的动作代表的切线方向力量；图4颢示表现在笛卡尔坐标系统以描述力量量测系统的接触力量分量的点；图5显示施加在一球形表面以描述力量量测系统的点力量；图6显示本专利技术的第一实施例的立体分解图；图7显示图6的第一实施例沿线7-7的剖面图；图8显示图6的力量感测器的立体图；图9a-f为产生于第一实施例的感测器中的弯曲力矩的图；图10显示使用第一实施例的方法以作2D应用；图11显示使用第一实施例的方法以作3D应用；图12显示本专利技术的第二实施例的剖面图；图13显示本专利技术的第三实施例的剖面图；图14a显示第三实施例的感测器的立体图；图14b显示第三实施例的一选择感测器的立体图；图15显示本专利技术的第四实施例的侧视图；图16显示使用于本专利技术的第四实施例的感测元件的立体图；图17显示第五实施例的分解图18显示第五实施例沿线18-18的剖面图；图19显示第五实施例的选择构造的剖面图；图20显示第六实施例的分解图；图21显示第六实施例沿线21-21的剖面图；图22显示第五实施例的选择构造的剖面图；图23显示又一实施例的分解图；及图24显示图23的实施例沿线24-24的剖面图。较佳实施例的详细说明图1示出传统习知等渗压输入装置如何操作。于图1中，使用者接触或控制表面为30。输入装置变换控制表面30上的移动成为电脑显示器32上的游标或其它目标的移动。迅号经由链结34而传送。如所示，在控制表面30上的使用者所操纵的移动36被变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输入装置的触摸控制方法，该方法包括下列步骤：提供一使用者操纵构件，其具有一为已知构形的接触表面，且安装于一支撑件内，并具有一操作上连接于该接触表面的力量感测机构用以感测使用者与该接触表面的接触；控制该接触表面以使该力量感测机构产 生对应使用者接触的输出讯号；使用该输出讯号以提供对因该使用者接触面被施加于该接触表面上的一切线方向的力量的相关测量：及使用该切线方向的力量的相关测量以控制回应该使用者与接触表面的接触的目标移动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁永强，
申请(专利权)人：梁永强，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]