专利名称：阵列式电容感应鼠标的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种鼠标，尤其涉及一种阵列式电容感应鼠标。
背景技术：
在目前市场上所销售的鼠标中有半光学式与光学式两种，其中半光学式的鼠标在检测光标位置时利用两组垂直的轮轴(X轴、Y轴感光圆盘)与光遮断器(发光二极管、光敏晶体管)辨别光标位置与方向，当鼠标在移动时，当中的滚轮(轨迹球)会带动两组齿轮(感光圆盘)，而光敏晶体管会因为感光圆盘上的小孔而使光线有时导通有时被遮断，由此可以产生出一连串的数据脉波而被检测到哪边的滚轮在移动，由此可知光标会随着光遮断器的变动而改变其位置，但此技术上所面临的缺点有1.当滚球如果脏了或是齿轮轴上有任何灰尘，将会严重影响鼠标光标移动的灵敏度与判断的正确性，所以必须常常进行清洁。
2.在分辨率上会随着滚轮与齿轮轴间的接触而有所影响，当使用者滑动速度越快时，会使滚轮与齿轮间的机械密合产生不良，而导致光标会乱跳，所以目前在滚轮式的鼠标中，滚轮在制作上重量会比较重，以避免密合不良的情形产生。
3.由于滚轮式的鼠标所需的组件很多，而且在机构上也显得复杂，所以在成本上无法降下来。
另一种光学式的鼠标在检测光标位置与半光学式不同点在于，光学式是利用光与滑动面的反射来得知光标要往哪个方向移动，通过光的反射得知滑动面的图像变化，而此技术的缺点在于1.在鼠标滑动时会有较大的消耗电流，如果鼠标是采用无线传输时，电池的持久力将会不长。
2.感光IC必须搭配一颗微控制器才可进行数据传输，所以在鼠标的空间设计上将会受到限制。
3.若鼠标的分辨率越高，相对的感光IC的价格将会越贵。
不论是光学式与半光学式鼠标，其中必定有一光学感测IC与透镜，而在按键部分与循迹按键式采用可变电容与一般按键所构成，因此成本较高并且容易产生故障。若使用在无线装置下，由于光学IC操作的耗电很大，所以无法长时间使用。
此外，一般笔记型计算机的光标触控装置与IBM笔记型计算机的控制杆皆有类似鼠标功能的光标移动控制机构。请参阅图1，其为一般笔记型计算机的光标触控装置(touch pad)的使用示意图。如图所示，一般笔记型计算机11上的光标触控装置111是采用电容式感测，主要是通过手指在电路板上移动来感应出电容电荷变化的状态，而使光标移动或是功能选项的选择。在价格上虽便宜但使用者在长时间使用下容易让手腕造成伤害。
请参阅图2，其为IBM笔记型计算机的控制杆(capacitance response cursor)的使用示意图。如图所示，在IBM笔记型计算机21上除了具有一光标控制装置211外，在其键盘上会有凸出来的小红点212，此红点212用来作为光标控制用的控制杆212，当使用者在红点控制杆212上施力时，计算机光标会随使用者所施出的力道来决定光标移动的快慢，此光标控制在架构上很方便也不占空间，并且在光标的线性控制上非常优良。
此光标控制有两个不良的缺点，其一，若长久使用上会造成手指手腕关节性的伤害，主要原因是要不断地在该控制杆212上用力才可以达到光标快速移动的效果；其二，若是使用在精密绘图时，无法精确对准光标位置。
鉴于公知技术的缺陷，发明出本发明的阵列式电容感应鼠标。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种阵列式电容感应鼠标，具有成本低廉、设计简单、工作电流低、不需清洁鼠标、分辨率可设定的优点。
根据上述构想，本发明提供一种阵列式电容感应鼠标，其包含一阵列等效电容区，由多个等效电容所组成；一电荷吸收装置，悬空设置于该阵列等效电容区之上，用以控制光标的移动；以及一微控制器，电连接于该阵列等效电容区，用以发送一连续脉波至该阵列等效电容区的X轴，并于该阵列等效电容区的Y轴接收各等效电容的电位，以判定光标的移动位置。
如所述的阵列式电容感应鼠标，该阵列等效电容区为一井字形图案、一蛇型图案、一梳型图案、一饼图案或一螺线型图案。
如所述的阵列式电容感应鼠标，该电荷吸收装置为一杆形体或一锥形体。
如所述的阵列式电容感应鼠标，该电荷吸收装置通过一使用者的手指来进行操作。
如所述的阵列式电容感应鼠标，该电荷吸收装置为一导电材质。
如所述的阵列式电容感应鼠标，当该电荷吸收装置于该阵列等效电容区上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会经由该使用者的手指被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器可由此判定光标的移动位置。
如所述的阵列式电容感应鼠标，该电荷吸收装置的前端设置一接地金属棒。
如所述的阵列式电容感应鼠标，当该电荷吸收装置于该阵列等效电容区上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会经由该接地金属棒被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器可由此判定光标的移动位置。
如所述的阵列式电容感应鼠标，当该电荷吸收装置与该阵列等效电容区接触时，该微控制器会感应到更低的电位，而判定为选择按键的操作模式。
如所述的阵列式电容感应鼠标，当该电荷吸收装置与该阵列等效电容区连续接触再移动后，该阵列等效电容区的电场会被该接触再移动的操作影响而导致等效电容充电不足的电位变化，因此该微控制器就可以判定光标往何处移动，会产生一循迹轮的操作模式，直至该电位变化不再被该微控制器感应到，则最后该电位保持在某一电平的该单位等效电容位置即为鼠标光标最后停留的位置。
如所述的阵列式电容感应鼠标还包含一壳体及一操作部。
如所述的阵列式电容感应鼠标，该操作部为一橡胶弹片。
如所述的阵列式电容感应鼠标，该橡胶弹片设置于该壳体上并连接于该电荷吸收装置，以方便该使用者以手指操作橡胶弹片，进而控制光标的移动。
如所述的阵列式电容感应鼠标，该阵列等效电容区及该微控制器设置于同一印刷电路板上。
本发明还提供一种阵列式电容感应鼠标，其中包含一阵列等效电容区，由多个等效电容所组成；一微控制器，电连接于该阵列等效电容区，用以发送一连续脉波至该阵列等效电容区的X轴，并于该阵列等效电容区的Y轴接收各个所述等效电容的电位，以判定一光标的移动位置；以及一电荷吸收装置，悬空设置于该阵列等效电容区之上，并通过一使用者的手指来进行操作，其中该电荷吸收装置的前端设置一接地金属棒，当该电荷吸收装置于该阵列等效电容区上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会经由该接地金属棒被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器可由此判定该光标的移动位置。
本发明还提供一种阵列式电容感应鼠标的控制方法，该阵列式电容感应鼠标包含一由多个等效电容所组成的阵列等效电容区、一用以发送一连续脉波至该阵列等效电容区的X轴，并于该阵列等效电容区的Y轴接收各个所述等效电容的电位的微控制器、及一悬空设置于该阵列等效电容区之上并通过一使用者的手指来进行操作的电荷吸收装置，而该方法的步骤包含当该电荷吸收装置于该阵列等效电容区上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器可由此判定该光标的移动位置；当该电荷吸收装置接触该等效电容时，该微控制器会感应到更低的电位，而判定为选择按键；以及当该电荷吸收装置连续接触该等效电容再移动后，会产生一循迹轮的功能。
图1是一般笔记型计算机的光标触控装置的使用示意图。
图2是IBM笔记型计算机的控制杆的使用示意图。
图3是本发明一较佳实施例的阵列式电容感应鼠标的内部架构图。
图4是本发明一较佳实施例的微控制器的动作流程图。
图5是本发明一较佳实施例的阵列等效电容图形。
图6(a)是本发明另一较佳实施例的阵列等效电容图形。
图6(b)是本发明又一较佳实施例的阵列等效电容图形。
图6(c)是本发明再一较佳实施例的阵列等效电容图形。
图6(d)是本发明再一较佳实施例的阵列等效电容图形。
图7是应用以导电材质所制作的电荷吸收装置的等效电容电荷能量的流向示意图。
图8是应用具有接地金属棒的电荷吸收装置的等效电容电荷能量的流向示意图。
图9(a)是本发明一较佳实施例的阵列式电容感应鼠标的侧视图。
图9(b)是本发明一较佳实施例的阵列式电容感应鼠标的上视图。
图9(c)是本发明一较佳实施例的阵列式电容感应鼠标的剖面图。
图10是本发明一较佳实施例的实际操作图。
11笔记型计算机 111光标触控装置21IBM笔记型计算机211光标触控装置 212控制杆 31微控制器32阵列等效电容 33电荷吸收装置 331接地金属棒91阵列式电容感应鼠标 92操作部 93印刷电路板具体实施方式
请参阅图3，其为本发明一较佳实施例的阵列式电容感应鼠标的内部架构图，其包含一微控制器31、一由多个等效电容所组成的阵列等效电容区32、及一电荷吸收装置33(可为杆形体或锥形体)。本发明的阵列式电容感应鼠标利用该微控制器31来发送出一连续脉波至该阵列等效电容区32的X轴，然后该微控制器31再由该阵列等效电容32的Y轴接收各等效电容的电位，以进行电位判断。为了要检测光标的位置，所以在该阵列等效电容区32上设置该电荷吸收装置33，当使用者要移动鼠标时，只需简单的用手指移动控制该电荷吸收装置33，而当该微控制器31接收由该阵列等效电容区32所回传的各点等效电容的充电电位后，即可判断出该电荷吸收装置33停留于该阵列等效电容区32的那一点位置。
请参阅图4，其为本发明一较佳实施例的微控制器的动作流程图，其步骤如下(a)该微控制器31发送一连续脉波至该阵列等效电容区32(步骤41)。
(b)由该阵列等效电容区32的Y轴送回等效电容的电位能量(步骤42)。
(c)利用等效电容的电容储能特性(步骤43)。
(d)将等效电容的储能电容电位放大(步骤44)。
(e)将模拟信号的储能电容电位转成数字信号(步骤45)。
(f)该微控制器31进行电位判断(步骤46)。
(g)当接收电位低于基准电位时(步骤47)，送出坐标数据(步骤48)，以判定光标的移动位置。
由于本发明的阵列式电容感应鼠标不需使用额外的光感测组件，所以生产成本很低，只需在鼠标的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)上设计该阵列等效电容区32，再由该微控制器31进行控制与检测即可。由于该电荷吸收装置33悬空设置于该阵列等效电容区32之上，当该电荷吸收装置33接触该等效电容区32时，该微控制器31会感应到更低的电位，而判断为选择按键。如果连续接触该等效电容区32再移动该电荷吸收装置33，则会产生一般鼠标的循迹轮(Z轴)功能。此外本发明的光标检测并不是利用光检测，所以工作电流很低，在使用无线鼠标上将会更持久。而在分辨率上可以由该微控制器31设定该阵列等效电容区32的任何一区移动速度，因此分辨率可以由使用者自行调整。
本发明的用意在于改善常用光学型与半光学型鼠标因组件上及价格上使得成本降低的问题，也改善了一般笔记型计算机11上的光标触控装置111与IBM笔记型计算机21上的控制杆212因长时间使用而导致使用者手腕不适的状况发生。
在架构上，本发明由该微控制器31送出一连续脉波向该阵列等效电容区32的X轴充电，然后该微控制器31再由该阵列等效电容区32的Y轴接收各等效电容的电位，以判断等效电容的充电状况，当控制光标的该电荷吸收装置33移动时，该阵列等效电容区32的电场会被影响而导致等效电容充电不足的电位变化，因此该微控制器31就可以判定光标该往何处移动，进而达到鼠标光标检测的目的。
本发明的好处不但可大幅度降低鼠标成本，并且机构简单，只需壳体(包含一上盖与一下盖)与操作部(橡胶弹片)就可完成鼠标本体。由于机构简单，所以鼠标可以设计得更为轻巧，并且不需过于施力就可达到光标移动的目的，因此本发明不但符合人体工学，并且可降低制造成本。若将本发明使用在笔记型计算机上，可见将会比IBM笔记型计算机21的控制杆212与光标触控装置211来得轻松便利。
本发明的设计大致上可分为三部分，其一为该微控制器31，其二为该阵列等效电容区32，其三为该电荷吸收装置33。该微控制器31主要是判断该阵列等效电容区32上的坐标与电位电平，用以辨别坐标的位置与功能的选择。在该阵列等效电容区32的设计上，在印刷电路板上布上井字形的图案(单位等效电容所占面积最小)，如图5所示，或是任何等效电容的图案，如蛇型(如图6(a)所示)、梳型(如图6(b)所示)、圆形、(如图6(c)所示)或螺线型(如图6(d)所示)，让印刷电路板的感测区域形成许多等效电容。而该电荷吸收装置33由于是控制组件，所以做法有二，其一是将整个电荷吸收装置33以导电材质制作，利用人体的接触，吸收等效电容上的电荷能量(如图7所示)，也即，当该电荷吸收装置33于该阵列等效电容区32上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会经由使用者的手指被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器31可由此判定光标的移动位置；其二是于该电荷吸收装置33的前端设置一接地金属棒331，如此也可以吸收等效电容上的电荷能量(如图8所示)，也即，当该电荷吸收装置33于该阵列等效电容区32上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会经由该接地金属棒331被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器31可由此判定光标的移动位置。
请参阅图9(a)～图9(c)，其分别为本发明一较佳实施例的阵列式电容感应鼠标的侧视图、上视图、及剖面图。由图可知，本发明的阵列式电容感应鼠标的外观包含一壳体91与一设置于该壳体91上的操作部92，而其内部包含该微控制器31与该阵列等效电容区32，且该微控制器31与该阵列等效电容区32设置于同一印刷电路板93上。其中，该操作部92为一橡胶弹片92，该橡胶弹片92连接于该电荷吸收装置33，因此该使用者可以手指操作该橡胶弹片92，以控制光标的移动，如图10所示。
综上所述，本发明针对常用半光学式与光学式鼠标的缺点进行改良，在设计上的优点如下1.成本低廉可节省感光组件(发光二极管、光敏晶体管)、轨迹球、2个按键及齿轮(感光圆盘)等组件成本。
2.设计简单光标感测装置与微控制器可设计在单一IC上，鼠标机构将会更轻更薄，可与键盘或笔记型计算机结合。
3.工作电流低由于不需要任何发光光标检测组件，所以消耗电流可以降至最低。
4.不需清洁鼠标感测电路为密闭在鼠标中，所以不易沾染灰尘。
5.分辨率可设定分辨率可经由微控制器进行设定，以适应各阶层的使用者。
6.本发明的设计也可使用在鼠标的光标与按键检测、手机的功能选择游戏杆、各式玩具或其它消费性产品上。
本发明可由本领域技术人员加以变化和改型，然而这些变化和改型都不脱离所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种阵列式电容感应鼠标，其中包含一阵列等效电容区，由多个等效电容所组成；一微控制器，电连接于该阵列等效电容区，用以发送一连续脉波至该阵列等效电容区的X轴，并于该阵列等效电容区的Y轴接收各个所述等效电容的电位，以判定一光标的移动位置；以及一电荷吸收装置，悬空设置于该阵列等效电容区之上，并通过一使用者的手指来进行操作，其中该电荷吸收装置为一导电材质，当该电荷吸收装置于该阵列等效电容区上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会经由该使用者的手指被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器可由此判定该光标的移动位置。
2.如权利要求1所述的阵列式电容感应鼠标，其中该阵列等效电容区为一井字形图案、一蛇型图案、一梳型图案、一饼图案或一螺线型图案。
3.如权利要求1所述的阵列式电容感应鼠标，其中该电荷吸收装置为一杆形体或一锥形体。
4.如权利要求1所述的阵列式电容感应鼠标，其中当该电荷吸收装置接触该等效电容时，该微控制器会感应到更低的电位，而判定为选择按键。
5.如权利要求1所述的阵列式电容感应鼠标，其中当该电荷吸收装置连续接触该等效电容再移动后，会产生一循迹轮的功能。
6.如权利要求1所述的阵列式电容感应鼠标，其中该鼠标还包含一壳体及一操作部；及/或该操作部为一橡胶弹片。
7.如权利要求1所述的阵列式电容感应鼠标，其中该橡胶弹片设置于该壳体上并连接于该电荷吸收装置，以方便该使用者以手指操作该橡胶弹片，进而控制该光标的移动。
8.如权利要求1所述的阵列式电容感应鼠标，其中该阵列等效电容区及该微控制器设置于同一印刷电路板上。
9.一种阵列式电容感应鼠标，其中包含一阵列等效电容区，由多个等效电容所组成；一微控制器，电连接于该阵列等效电容区，用以发送一连续脉波至该阵列等效电容区的X轴，并于该阵列等效电容区的Y轴接收各个所述等效电容的电位，以判定一光标的移动位置；以及一电荷吸收装置，悬空设置于该阵列等效电容区之上，并通过一使用者的手指来进行操作，其中该电荷吸收装置的前端设置一接地金属棒，当该电荷吸收装置于该阵列等效电容区上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会经由该接地金属棒被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器可由此判定该光标的移动位置。
10.一种阵列式电容感应鼠标的控制方法，该阵列式电容感应鼠标包含一由多个等效电容所组成的阵列等效电容区、一用以发送一连续脉波至该阵列等效电容区的X轴，并于该阵列等效电容区的Y轴接收各个所述等效电容的电位的微控制器、及一悬空设置于该阵列等效电容区之上并通过一使用者的手指来进行操作的电荷吸收装置，其中该方法的步骤包含当该电荷吸收装置于该阵列等效电容区上移动时，当移动到其中的一等效电容位置，该等效电容中的储存电荷会被吸收，因此降低该等效电容的电位，而该微控制器可由此判定该光标的移动位置；当该电荷吸收装置接触该等效电容时，该微控制器会感应到更低的电位，而判定为选择按键；以及当该电荷吸收装置连续接触该等效电容再移动后，会产生一循迹轮的功能。
全文摘要
一般市面上的鼠标所采用的光标检测技术有光遮断法(半光学式)与光反射法(光学式)。光遮断法利用两组光遮断器检测鼠标X和Y轴光标位置；光反射法利用滑动面反射光检测鼠标的光标位置。光遮断法所需组件为两组发光二极管、两组光敏晶体管、橡胶球与两组齿轮(感光圆盘)。光反射法多采用CMOS感光IC装置。虽然普遍使用这两类鼠标光标检测技术，但它们或因感光组件成本与复杂机构的问题，或因鼠标上所需按键最少两键以上，使得鼠标成本与售价无法更便宜。因此，本发明为了解决高成本与耐用性的问题，在设计上利用电路板上多个阵列等效电容与一颗微控制器，轻松完成光标检测，在按键选择上可由阵列等效电容所感应的电位高低与次数决定。
文档编号G06F3/038GK1786890SQ200410100070
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者林怡诚 申请人:盛群半导体股份有限公司